KR102249050B1 - 충전 시스템, 충전 방법 및 전원 어댑터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 충전 시스템, 충전 방법 및 전원 어댑터를 공개하고, 전원 어댑터는 제1 정류 유닛, 스위치 유닛, 변압기, 제2 정류 유닛, 제1 충전 인터페이스, 제1 전류 샘플링 회로, 제1 커패시터 뱅크, 제2 커패시터 뱅크 및 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은 제어 신호를 스위치 유닛에 출력하며, 상기 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입할 경우 상기 전류 샘플링 값에 따라 상기 전원 어댑터의 출력 전류를 판단하한다. 여기서, 상기 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 상기 제어 유닛 상기 제1 커패시터 뱅크를 차폐하며, 상기 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 상기 제어 유닛은 상기 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 한다. 본 발명의 전원 어댑터는 온도 상승을 효율적으로 감소할 수 있고, 수명을 향상시킬 수 있으며, 또한 부피를 감소할 수 있고, 소형화 설계에 유리하다.
Description
본 발명은 단말기기의 기술분야에 관한 것으로, 특히 전원 어댑터, 충전 시스템 및 단말을 위한 충전 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 모바일 단말은 전원 어댑터를 통하여 충전한다. 여기서, 전원 어댑터의 2차측은 일반적으로 고체 커패시터를 설치하여 출력 커패시터로 안정화 필터링을 하고, 고체 커패시터의 수명은 사용시의 온도 상승과 매우 큰 관계가 있다.
관련 기술에서, 전원 어댑터의 1차측은 전기분해 커패시터를 설치할 필요가 없이, 모바일 단말에 대해 대전력 펄스 충전을 할 수 있다. 1차측은 전기분해 커패시터가 없기에, 2차측의 출력 커패시터(고체 커패시터)는 전원 어댑터의 입력 전원이 파곡에 있을 경우 전부 에너지를 방출할 수 있음으로써, 하나의 펄스 주기 내에서 격렬하게 충방전하고, 충방전의 전류가 클수록, 전류 리플(ripple)파가 크며, 고체 커패시터의 온도 상승이 매우 높게 될 수 있는 것을 초래하여, 그의 수명에 큰 영향을 준다.
만약 고체 커패시터가 이와 같이 큰 충방전 전류를 지원하는 것을 원하면, 고정 커패시터의 용량값을 매우 크게 설치해야 하고, 이러면 또 매우 큰 공간을 점유해야 하기에, 전원 어댑터의 소형화 설계에 불리하고, 만약 전원 어댑터의 2차측에 고체 커패시터를 설치하지 않으면, 전원 어댑터가 모바일 단말에 대전력의 펄스 충전을 할 경우, 필터링 효과가 비교적 나쁘게 될 수 있고, 출력 신호의 스위칭 리플파가 매우 크게 되는 것을 초래하여, 충전 효과에 영향을 준다.
본 발명은 적어도 일정한 정도에서 관련 기술에서의 기술적 과제 중의 하나를 해결하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명의 제1 목적은 전원 어댑터를 제공하고 자 하는 것으로, 온도 상승을 효율적으로 감소시키고，수명을 향상시키며，부피를 줄일 수 있고，소형화 설계에 유리하다.
본 발명의 제2 목적은 충전 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 제3 목적은 단말을 위한 충전 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 측면의 실시예에 따라 제공되는 전원 어댑터는, 입력된 교류 전기를 정류하여 제1 맥동 파형의 전압을 출력하는 제1 정류 유닛, 제어 신호에 따라 상기 제1 맥동 파형의 전압을 변조하는 스위치 유닛, 변조 후의 제1 맥동 파형의 전압에 따라 제2 맥동 파형의 전압을 출력하는 변압기, 상기 제2 맥동 파형의 전압을 정류하여 제3 맥동 파형의 전압을 출력하는 제2 정류 유닛, 전류 샘플링 값이 획득되도록 상기 제2 정류 유닛의 출력에 대해 전류 샘플링을 하는 제1 전류 샘플링 회로, 상기 제2 정류 유닛의 출력단에 각각 연결되는 제1 커패시터 뱅크 및 제2 커패시터 뱅크, 상기 제1 전류 샘플링 회로 및 상기 스위치 유닛과 각각 상호 연결되되, 상기 제어 신호를 상기 스위치 유닛에 출력하며，상기 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입할 경우 상기 전류 샘플링 값에 따라 상기 전원 어댑터의 출력 전류를 판단하는 제어 유닛을 포함하고，여기서，상기 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지(rising edge) 또는 하강 에지(falling edge)에 있을 경우，상기 제어 유닛은 상기 제1 커패시터 뱅크를 차폐하고, 상기 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우，상기 제어 유닛은 상기 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전원 어댑터는, 제2 정류 유닛의 출력단에 제1 커패시터 뱅크와 제2 커패시터 뱅크를 설치하고, 제1 전류 샘플링 회로를 통하여 제2 정류 유닛의 출력에 대해 전류 샘플링하며, 이렇게 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입할 경우 전류 샘플링 값에 따라 전원 어댑터의 출력 전류를 판단할 수 있다. 여기서, 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 제어 유닛은 제1 커패시터 뱅크를 차폐하고, 격렬하게 충방전되는 것을 방지하여, 온도 상승을 효율적으로 감소하여, 수명을 향상시킬 수 있고, 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 제어 유닛은 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 하며, 이렇게 제1 커패시터 뱅크와 제2 커패시터 뱅크가 동시에 동작하여, 필터링 효과를 크게 향상하고, 전원 어댑터의 안정적이고 신뢰적인 운행을 확보하며, 충전 효과를 향상시킨다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제2 측면의 실시예에 따라 제공되는 충전 시스템은 단말, 상술한 전원 어댑터를 포함하고, 상기 전원 어댑터는 상기 단말을 충전하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 충전 시스템은, 상술한 전원 어댑터를 통하여 단말을 충전하고, 이렇게 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 제1 커패시터 뱅크를 차폐하는 것을 통하여, 격렬하게 충방전되는 것을 방지하여, 온도 상승을 효율적으로 감소하여, 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 제1 커패시터 뱅크는 저전력의 제2 충전 모드를 지원하는데만 사용되므로, 매우 큰 용량값이 필요하지 않고, 커패시터의 수량과 부피를 감소하며, 전원 어댑터의 부피를 절약하고, 전력 밀도 및 제품 표현력을 향상시키며, 전원 어댑터의 소형화 설계에 유리하다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제3 측면의 실시예에 따라 제공되는 단말을 위한 충전 방법은, 전원 어댑터를 통하여 상기 단말을 충전하고, 상기 전원 어댑터의 2차측에 제1 커패시터 뱅크와 제2 커패시터 뱅크가 연결되어 있으며, 상기 충전 방법은, 입력된 교류 전기를1차 정류하여 제1 맥동 파형의 전압을 출력하는하는 단계, 상기 전원 어댑터에서의 스위치 유닛을 제어하는 것을 통하여 상기 제1 맥동 파형의 전압을 변조하고, 변압기의 변환을 통하여 제2 맥동 파형의 전압을 출력하는 단계, 제3 맥동 파형의 전압이 출력되도록 상기 제2 맥동 파형의 전압을 2차 정류하는 단계, 2차 정류 후의 출력전류를 샘플링하여 전류 샘플링 값을 획득하며, 상기 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입할 경우 상기 전류 샘플링 값에 따라 상기 전원 어댑터의 출력 전류를 판단하는 단계, 상기 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 상기 제1 커패시터 뱅크를 차폐하는 단계, 상기 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 상기 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 하는 단계,를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 단말을 위한 충전 방법은, 전원 어댑터의 2차측에 제1 커패시터 뱅크와 제2 커패시터 뱅크를 설치하고, 2차 정류 후의 출력에 대해 전류 샘플링을 수행하는 것을 통하여 전류 샘플링 값이 획득되도록 하고, 이렇게 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입할 경우 전류 샘플링 값에 따라 전원 어댑터의 출력 전류를 판단하고, 여기서, 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 제1 커패시터 뱅크를 차폐하고, 격렬하게 충방전되는 것을 방지하여, 온도 상승을 효율적으로 감소하여, 수명을 향상시킬 수 있고, 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 하며, 이렇게 제1 커패시터 뱅크와 제2 커패시터 뱅크가 동시에 동작하여, 필터링 효과를 크게 향상하고, 전원 어댑터의 안정적이고 신뢰적인 운행을 확보하며, 충전 효과를 향상시킨다.
도 1A는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템이 안티 여기 타입의 스위치 전원을 적용한 블록도이다.
도 1B는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템이 포워드 여기 타입의 스위치 전원를 적용한 블록도이다.
도 1C는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템이 푸시풀(push-pull) 타입의 스위치 전원을 적용한 블록도이다.
도 1D는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템이 하프 브리지 타입의 스위치 전원을 적용한 블록도이다.
도 1E는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템이 풀 브리지 타입의 스위치 전원을 적용한 블록도이다.
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템의 블록도이다.
도 2B는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전류 샘플링 회로의 회로 개략도이다.
도 2C는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터의 출력 전류와 선택 스위치의 스위치 신호의 파형도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터가 배터리에 출력하는 충전 전압의 파형 개략도이다.
도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터가 배터리에 출력하는 충전 전류의 파형 개략도이다.
도4B와 도4C는 본 발명의 일 실시예의 맥동 파형의 개략도이다.
도 4D는 본 발명의 일 실시예의 서로 다른 맥동 파형의 개략도이다.
도 4E는 본 발명의 다른 일 실시예의 서로 다른 맥동 파형의 개략도이다.
도 4F는 본 발명의 또 다른 일 실시예의 서로 다른 맥동 파형의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 스위치 유닛에 출력되는 제어 신호의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 충전 과정의 개략도이다.
도 7A는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템의 블록도이다.
도 7B는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터에 LC 필터링 회로가 구비된 경우의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링 유닛의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템의 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 블록도이다.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 단말의 블록도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 단말을 위한 충전 방법의 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 방법의 흐름도이다.
도 1B는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템이 포워드 여기 타입의 스위치 전원를 적용한 블록도이다.
도 1C는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템이 푸시풀(push-pull) 타입의 스위치 전원을 적용한 블록도이다.
도 1D는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템이 하프 브리지 타입의 스위치 전원을 적용한 블록도이다.
도 1E는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템이 풀 브리지 타입의 스위치 전원을 적용한 블록도이다.
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템의 블록도이다.
도 2B는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전류 샘플링 회로의 회로 개략도이다.
도 2C는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터의 출력 전류와 선택 스위치의 스위치 신호의 파형도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터가 배터리에 출력하는 충전 전압의 파형 개략도이다.
도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터가 배터리에 출력하는 충전 전류의 파형 개략도이다.
도4B와 도4C는 본 발명의 일 실시예의 맥동 파형의 개략도이다.
도 4D는 본 발명의 일 실시예의 서로 다른 맥동 파형의 개략도이다.
도 4E는 본 발명의 다른 일 실시예의 서로 다른 맥동 파형의 개략도이다.
도 4F는 본 발명의 또 다른 일 실시예의 서로 다른 맥동 파형의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 스위치 유닛에 출력되는 제어 신호의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 충전 과정의 개략도이다.
도 7A는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템의 블록도이다.
도 7B는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터에 LC 필터링 회로가 구비된 경우의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링 유닛의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 시스템의 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 블록도이다.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 단말의 블록도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 단말을 위한 충전 방법의 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말을 위한 충전 방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 기재할 것이며, 상기 실시예의 예시는 도면에 도시될 것인 바, 그 중 시종일관하게 동일하거나 유사한 부호는 동일하거나 유사한 소자 또는 동일하거나 유사한 기능을 구비한 소자를 지칭한다. 이하, 첨부도면을 참조하여 기재되는 실시예는 예시적인 것으로, 본 발명을 해석하고자 하는 것이며, 본 발명을 한정하는 것으로 해석해서는 안된다.
우선, 본 출윈의 발명자는 연구 과정에서 하기 사실을 발견하였다. 전원 어댑터의 전력이 증가됨에 따라 전원 어댑터가 모바일 단말의 배터리를 충전 시, 배터리의 편극 저항 증가, 배터리의 높은 온도 상승을 쉽게 초래하게 되어 배터리의 사용 수명을 감소시키며, 배터리의 신뢰성 및 안정성에 영향을 미친다.
또한, 교류 전기 전원 급전 시, 대다수 기기는 모두 직접 교류 전기를 사용하여 동작할 수 없는데, 그 원인은 하기와 같다. 교류 전기, 예컨대 50Hz의 220V 상용전기는 간헐적으로 전기 에너지를 출력하는데, "비간헐성"을 위해서는 전기분해 커패시터를 사용하여 에너지를 축적함으로써 급전이 파곡에 위치하는 경우, 급전의 지속성이 전기분해 커패시터의 저장 에너지에 의해 안정적인 전기 에너지 공급을 실현할 수 있도록 한다. 그러므로, 교류 전기 전원이 전원 어댑터를 통하여 모바일 단말을 위한 충전을 수행할 때에는, 모두 먼저 교류 전기 전원에 의해 제공된 교류 전기, 예컨대 220V의 교류 전기를 안정된 직류 전기로 전환시켜 모바일 단말에 제공해준다. 그러나, 전원 어댑터는 모바일 단말의 배터리를 위해 충전하는 것으로, 이에 의해 간접적으로 모바일 단말을 상대로 급전하게 되는데, 급전의 지속성은 배터리에 의해 확보되기에 전원 어댑터가 배터리를 상대로 충전 시, 연속적으로 안정화된 직류 전기를 출력할 필요가 없게 된다.
이에 의해，전원 어댑터의 1차측에는 전기분해 커패시터를 설치할 필요가 없고，모바일 단말에 대해 대전력 펄스 충전을 할 수 있다. 즉 제1 충전 모드를 적용하여 동작하는，동시에 전원 어댑터는 제2 충전 모드를 지원하여 동작할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 충전 시스템, 전원 어댑터 및 단말을 위한 충전 방법을 설명하기 전에, 관련 기술에서의 단말이 충전 기기의 충전을 대기하는 전원 어댑터임을 먼저 설명한다. 즉 하기에 “관련 어댑터”라고 할 수 있다.
관련 어댑터가 정전압 모드 하에서 동작할 경우, 출력하는 전압은 기본적으로 항상 고정된 상태를 유지하며, 예를 들어5V, 9V, 12V 또는 20V 등이다.
관련 어댑터가 출력하는 전압을 배터리 양단에 직접 인가하는 것이 적합하지 않고, 충전 대상 기기(예를 들어 단말) 내의 변환 회로를 먼저 거쳐 변환하는 것이 필요하여, 충전 대상 기기(예를 들어 단말) 내의 배터리가 기대하는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 획득한다.
변환 회로는 관련 어댑터에 의해 출력되는 전압을 변환하여, 배터리가 기대하는 충전 전압 및/또는 충전 전류의 수요를 만족시키기 위한 것이다.
일 실시예로서, 상기 변환 회로는 충전 관리 모듈을 가리키며, 예로 들면 단말중의 충전 IC이며, 배터리의 충전 과정에서, 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류에 대해 관리하기 위한 것이다. 상기 변환 회로는 전압 피드백 모듈의 기능, 및/또는, 전류 피드백 모듈의 기능을 구비하여, 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류에 대해 관리를 구현한다.
예로 들면, 배터리의 충전 과정은 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계와 정전압 충전 단계중 하나 또는 여러개를 포함할 수 있다. 트리클 충전 단계에서, 변환 회로는 전류 피드백 루프(current feedback loop)를 이용하여 트리클 충전 단계에서 배터리에 충전되는 전류가 배터리가 기대하는 충전 전류의 크기(예로 들면 제1 충전 전류)를 만족할 수 있도록 한다. 정전류 충전 단계에서, 변환 회로는 전류 피드백 루프를 이용하여 정전류 충전 단계에서 배터리에 충전되는 전류가 배터리가 기대하는 충전 전류의 크기(예로 들면 제2 충전 전류이며, 상기 제2 충전 전류는 제1 충전 전류보다 클 수 있다)를 만족할 수 있도록 한다. 정전압 충전 단계에서, 변환 회로는 전압 피드백 루프(voltage feedback loop)를 이용하여 정전압 충전 단계에서 배터리의 양단에 인가되는 전압이 배터리가 기대하는 충전 전압의 크기를 만족할 수 있도록 한다.
일 실시예로서, 관련 어댑터에서 출력되는 전압이 배터리가 기대하는 충전 전압보다 클 경우, 변환 회로는 관련 어댑터가 출력한 전압을 강압 전환 처리를 수행하여, 강압 전환 후에 획득된 충전 전압이 배터리가 기대하는 충전 전압의 수요를 만족하도록 한다. 다른 일 실시예로서, 관련 어댑터가 출력한 전압이 배터리가 기대하는 충전 전압보다 작을 경우, 변환 회로는 관련 어댑터에서 출력되는 전압을 승압 전환 처리를 수행하여, 승압 전환 후에 획득된 충전 전압이 배터리가 기대하는 충전 전압의 수요를 만족하도록 한다.
다른 일 실시예로서, 관련 어댑터가5V 정전압을 출력하는 것을 예로 들면, 배터리가 1개 셀을 포함할 (리튬 배터리 셀을 예로 들면, 1개 셀의 충전 차단 전압은 통상적으로 4.2V임)경우, 변환 회로(예를 들면, Buck 강압 회로)는 관련 어댑터가 출력한 전압을 강압 전환 처리를 수행하여, 강압 후에 획득한 충전 전압이 배터리가 기대하는 충전 전압의 수요를 만족하도록 한다.
다른 일 실시예로서, 관련 어댑터가 출력한 5V 정전압을 예로 들면, 관련 어댑터가 두개 또는 두개 이상의 단일한 셀의 전지(리튬 배터리 셀인 경우, 1개 셀의 충전 차단 전압은 통상적으로 4.2V임)에 대해 충전할 경우, 변환 회로(예로 들면, Boost승압 회로)는 관련 어댑터가 출력한 전압을 승압 전환 처리를 수행하여, 승압 후에 획득한 충전 전압이 배터리가 기대하는 충전 전압의 수요를 만족하도록 한다.
변환 회로는 회로 전환 효율이 낮은 원인의 한정을 받아, 일부의 전기 에너지가 열량의 형식으로 방열되고, 상기 열량은 충전 대상 기기(예로 들면 단말) 내부에 집결된다. 충전 대상 기기(예로 들면 단말)의 설계 공간 및 방열 공간은 모두 매우 작다(예를 들어, 사용자가 사용하는 모바일 단말기의 물리적 사이즈는 갈수록 작아 가볍고 얇아지는 동시에 모바일 단말기 내에 대량의 전자 소자들이 밀집되게 배열되어 모바일 단말기의 성능을 향상시킴). 따라서 변환 회로의 설계 난이도가 높아지고 또한 충전 대상 기기(예로 들면 단말) 내에 집결된 열량이 제때에 방열되기 어려워, 충전 대상 기기(예로 들면 단말)의 이상(異常)을 초래하게 된다.
예를 들면, 변환 회로에 집결된 열량은 변환 회로 근처의 전자 소자들에 대해 열간섭을 형성하여 전자 소자들의 작동에 이상을 초래할 수 있다. 또한 예를 들어, 변환 회로에 집결된 열량은 변환 회로 및 근처의 전자 소자들의 사용 수명을 단축시킬 수 있다. 또한 예를 들어, 변환 회로에 집결된 열량은 배터리에 대해 열간섭을 형성하여 배터리의 충방전에 이상을 초래할 수 있다. 또한 예를 들어, 변환 회로에 집결된 열량은 충전 대상 기기(예로 들면 단말)의 온도가 높아지게 하여 사용자가 충전 시의 사용 체험에 영향을 줄 수 있다. 또한 예를 들어, 변환 회로에 집결된 열량은 변환 회로 자체의 단락(短路)을 초래하여, 관련 어댑터가 출력한 전압이 배터리 양단에 직접 인가되어 충전 이상을 초래하게 되며, 배터리가 장기간 과압 충전 상황하에 있을 경우, 심지어 배터리의 폭발을 일으킬 수 있어서, 안전면에도 일정한 우려가 있다.
본 발명의 실시예에서 제공되는 전원 어댑터는 배터리의 상태 정보를 획득할 수 있으며, 배터리의 상태 정보는 적어도 배터리 현재의 전기량 정보 및/또는 전압 정보를 포함하고, 상기 전원 어댑터는 획득된 배터리의 상태 정보에 의해 전원 어댑터 자체의 출력 전압을 조절하여, 배터리가 기대하는 충전 전압 및/또는 충전 전류의 수요를 만족하도록 하고, 전원 어댑터에 의해 조절된 후 출력된 전압은 배터리의 양단에 직접 인가하여 배터리에 충전하고, 여기서, 상기 전원 어댑터가 출력하는 것은 맥동 파형의 전압이다.
상기 전원 어댑터는 전압 피드백 기능 및/또는 전류 피드백 기능을 구비하여 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류에 대하여 제어를 구현할 수 있다.
상기 전원 어댑터가 획득한 배터리의 상태 정보에 의하여 전원 어댑터 자체가 출력한 전압을 조절한다는 것은, 상기 전원 어댑터가 배터리의 상태 정보를 실시간으로 획득하고, 또한 매번 획득한 배터리의 상태 정보에 의하여 전원 어댑터 자체가 출력한 전압을 조절하여 배터리가 기대하는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 만족시킬 수 있다는 것을 가리킨다.
상기 전원 어댑터가 실시간으로 획득한 배터리의 상태 정보에 의하여 전원 어댑터 자체가 출력한 전압을 조절한다는 것은, 충전 과정에서 배터리의 충전 전압이 높아짐에 따라 전원 어댑터는 배터리 충전 과정에서의 서로 다른 시각의 상태 정보를 획득하고, 배터리 충전 과정에서의 서로 다른 시각의 상태 정보에 의하여 전원 어댑터 자체가 출력한 전압을 실시간으로 조절하여, 배터리가 기대하는 충전 전압 및/또는 충전 전류의 수요를 만족시키며, 전원 어댑터가 조정한 후 출력한 전압은 배터리 양단에 직접 인가하여 배터리를 충전할 수 있다.
예로 들면, 배터리의 충전 과정은 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계와 정전압 충전 단계중 하나 또는 여러개를 포함할 수 있다. 트리클 충전 단계에서, 전원 어댑터는 트리클 충전 단계에서 제1 충전 전류를 출력하여 배터리를 충전하여 배터리가 기대하는 충전 전류의 수요(제1 충전 전류는 맥동 파형의 전류일 수 있다)를 만족할 수 있도록 한다. 정전류 충전 단계에서, 전원 어댑터는 전류 피드백 루프를 이용하여 정전류 충전 단계에서 전원 어댑터로부터 출력하여 배터리에 충전되는 전류가 배터리가 기대하는 충전 전류의 수요(예로 들면, 제2 충전 전류는, 마찬가지로 맥동 파형의 전류이고, 상기 제2 충전 전류는 제1 충전 전류보다 클 수 있으며, 정전류 충전 단계의 맥동 파형의 전류 피크값은 트리클 충전 단계의 맥동 파형의 전류 피크값보다 클 수 있고, 정전류 충전 단계의 정전류는 맥동 파형의 전류 피크값 또는 평균치가 기본적으로 변하지 않고 유지되는 것을 가리킬 수 있다)를 만족할 수 있다. 정전압 충전 단계에서, 전원 어댑터는 전압 피드백 루프를 이용하여 정전압 충전 단계에서 전원 어댑터가충전 대기 설비(예로 들면 단말)에 출력한 전압(즉 맥동 파형의 전압)이 일정하게 유지하게 한다.
예를 들어, 본 발명의 실시예의 전원 어댑터는 주요하게 충전 대상 기기(예로 들면 단말) 내의 배터리 정전류 충전 단계를 제어하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 충전 대상 기기(예로 들면 단말) 내의 배터리의 트리클 충전 단계 및 정전압 충전 단계의 제어 기능도 본 발명의 실시예에 따른 전원 어댑터와 충전 대상 기기(예로 들면 단말) 내의 별도로 설치된 충전 칩이 협동하여 완성할 수 있다. 정전류 충전 단계와 비교하면 배터리가 트리클 충전 단계 및 정전압 충전 단계에서 수신한 충전 파워가 비교적 작고 충전 대상 기기(예로 들면 단말) 내부의 충전 칩의 전환 손실 및 열량의 누적은 접수 가능한 정도이다. 설명하고자 하는 것은, 본 발명의 실시예에서 언급한 정전류 충전 단계 또는 정전류 단계는 전원 어댑터가 출력한 전류에 대해 제어하는 충전 단계 또는 충전 모드일 수 있고, 전원 어댑터의 출력 전류가 완전히 일정하게 유지하라고 요구한 것이 아니다. 예로 들면, 전원 어댑터에서 출력되는 맥동 파형의 전류 피크 값 또는 평균치가 기본적으로 변하지 않고 유지된다는 것을 가리킬 수 있고 또는 일정한 시간대에서 기본적으로 변하지 않고 유지됨을 의미한다. 예를 들어, 실제적으로 전원 어댑터는 정전류 충전 단계에서 통상적으로 분단 정전류의 방식으로 충전한다.
분단 정전류 충전(Multi-stage constant current charging)은 N개의 정전류 단계(N는 2 보다 작지 않은 하나의 정수)를 포함하고, 분단 정전류 충전은 예정한 충전 전류로 제1 단계 충전을 시작하며, 상기 분단 정전류 충전의 N개 정전류 단계는 제1 단계로 부터 제(N-1) 개 단계까지 순차적으로 실행하며, 정전류 단계에서의 앞선 정전류 단계에서 다음 정전류 단계로 넘어간 후, 맥동 파형의 전류 피크값 또는 평균치는 작아질 수 있다. 배터리 전압이 충전 중지 전압의 문턱값에 도달하였을 경우, 정전류 단계중의 앞선 정전류 단계는 다음 정전류 단계로 넘어간다. 서로 인접한 2개의 정전류 단계사이의 전류 전환 과정은 점차 변화되는 것일 수 있으며, 또는 단계적인 점프(jump)식으로 변화되는 것일 수도 있다.
더 나아가, 설명하고자 하는 것은, 본 발명 실시예에서 사용되는 “단말기”는, 유선 선로 연결 예를 들어, 공공 교환 전화 네트워크(PSTN), 디지털 사용자 선로(DSL), 디지털 케이블, 직접적인 케이블 연결 및/또는 다른 데이터 연결/네트워크 및/또는 예를 들어, 셀룰러 네트워크 무선 랜(WLAN), 휴대용 디지털 비디오 방송(DVB-H) 네트워크와 같은 디지털 TV 네트워크, 위성 네트워크, AM-FM방송 송신기 및/또는 다른 통신 단말기의 무선 인터페이스를 통하여 통신 신호를 수신/송신하는 기기를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 무선 인터페이스를 통하여 통신하는 통신 단말기을 "무선 통신 단말기", "무선 단말기" 및/또는 "모바일 단말기"이라고 칭할 수 있다. 모바일 단말기의 실시예는 위성 또는 셀룰러 전화를 포함하지만 이에 한정되지 않고, 셀룰러 무선전 전화 및 데이터 처리, 팩스 및 데이터 통신 기능을 조합한 개인 통신 시스템(PCS) 단말기일 수 있고, 무선전 전화, 호출기, 인터넷/인트라넷 액세스, Web 브라우저, 수첩, 달력 및/또는 위성 위치 확인 시스템(GPS) 수신기를 포함하는 개인 디지털 보조 장치(PDA) 및 일반 랩 타입 및/또는 핸드 헬드 수신기 또는 무선전 전화 수신기를 포함하는 기타 전자 기기일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 전원 어댑터에서 출력되는 맥동 파형의 전압이 충전 대상 기기의 배터리 양단에 직접 인가되여 배터리를 충전할 때, 충전 전류는 맥동 파형 예를 들어, 스팀 브레드 웨이브(Steamed bread wave), 사다리꼴 웨이브(trapezoidal wave)를 나타날 수 있다. 이해할 수 있는 것은, 충전 전류는 간헐적인 방식으로 배터리를 충전할 수 있고 상기 충전 전류의 주기는 입력되는 교류의 주파수(예를 들어, 교류 전력망의 주파수)에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 충전 전류의 주기에 대응되는 주파수는 전력망 주파수의 정수배 또는 역수배이다. 또한 충전 전류는 간헐적인 방식으로 배터리를 충전할 때 상기 충전 전류에 대응되는 전류 파형은 전력망과 동기화된 1개 또는 한 그룹의 펄스로 구성될 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 충전 시스템 및 전원 어댑터, 단말을 위한 충전 방법을 설명한다.
도 1A 내지 도 14를 결부하여 참조하면, 본 발명의 실시예에서 제공하는 충전 시스템은 전원 어댑터(1) 및 단말(2)을 포함한다.
도 2A와 도 2B에 도시된 바와 같이, 전원 어댑터(1)는 제1 정류 유닛(101), 스위치 유닛(102), 변압기(103), 제2 정류 유닛(104), 제1 전류 샘플링 회로(1061), 제1 커패시터(115), 제2 커패시터(116) 및 제어 유닛(107)을 포함한다. 제1 정류 유닛(101)은 입력되는 교류 전기(상용전기, 예컨대 AC220V)에 대해 정류를 수행하여 제1 맥동 파형의 전압[예를 들면, 스팀 브레드 웨이브(steamed bread wave)]이 출력되도록 하는데, 여기서, 도 1A에 도시된 바와 같이, 제1 정류 유닛(101)은 4개의 다이오드로 구성된 풀 브리지 정류 회로일 수 있다. 스위치 유닛(102)은 제어 신호에 따라 제1 맥동 파형의 전압에 대한 변조를 수행하기 위한 것으로, 스위치 유닛(102)은 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, MOS 트랜지스터에 대해 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation) 제어를 수행함으로써 스팀 브레드 웨이브 전압에 대한 초퍼(chopper) 변조를 수행한다. 변압기(103)는 변조 후의 제1 맥동 파형의 전압에 따라 제2 맥동 파형의 전압을 출력하고, 제2 정류 유닛(104)은 제2 맥동 파형의 전압을 정류를 수행함으로써 제3 맥동 파형의 전압을 출력한다. 여기서, 제2 정류 유닛(104)은 다이오드 또는 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 2차측 동기화 정류가 실현 가능하여 제3 맥동 파형과 변조 후의 제1 맥동 파형은 동기화를 유지한다. 설명해야 하는 바는, 제3 맥동 파형과 변조 후의 제1 맥동 파형이 동기화를 유지한다는 것은, 구체적으로 제3 맥동 파형의 위상과 변조 후의 제1 맥동 파형의 위상이 일치함을 유지하며, 제3 맥동 파형의 폭 값과 변조 후의 제1 맥동 파형의 폭 값의 변화 추세가 일치함을 유지한다는 것을 가리킨다. 제1 전류 샘플링 회로(1061)는 전류 샘플링 값이 획득되도록 제2 정류 유닛(104)의 출력에 대해 전류 샘플링을 하고, 제1 커패시터 뱅크(115)와 제2 커패시터 뱅크(116)는 제2 정류 유닛(104)의 출력단에 각각 연결되며, 제어 유닛(107)은 각각 제1 전류 샘플링 회로(1061) 및 스위치 유닛(102)과 상호 연결되고, 제어 유닛(107)은 제어 신호를 스위치 유닛(102)에 출력하여, 상기 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입할 경우 상기 전류 샘플링 값에 따라 상기 전원 어댑터의 출력 전류를 판단하기 위한 것이고, 여기서, 상기 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지(rising edge) 또는 하강 에지(falling edge)에 있을 경우, 제어 유닛(107)은 제1 커패시터 뱅크(115)를 차폐하여, 제1 커패시터 뱅크(115)가 격렬하게 충방전을 하는 것을 방지하고, 상기 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 제어 유닛(107)은 제1 커패시터 뱅크(115)에 동작하여, 제1 커패시터 뱅크(115)와 제2 커패시터 뱅크(116)가 동시에 필터링 동작을 할수 있도록 한다.
여기서, 전원 어댑터를 제어하는 것을 통하여, 전원 어댑터의 출력 전류의 파형을 조절할 수 있어, 전원 어댑터의 전류 파형이 하나의 사다리꼴 웨이브와 유사한 파형이 되도록 하고, 구체적으로 도 2C에 도시된 바와 같다. 본 발명의 실시예에서, 전원 어댑터의 출력 전류는 일정한 단계에 있고, 구체적으로 전원 어댑터의 출력 전류의 파형이 사다리꼴 웨이브의 안정하고 변하지 않는 단계에 있는 것을 가리킨다.
전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 제1 커패시터 뱅크(115)를 회로에 접속시킬 수 있다. 이때 제1 커패시터 뱅크는 외부의 AC주파수의 리플파를 감지하지 못한다. 그리고 1 커패시터 뱅크가 흡수한 것은 모두 고주파 스위칭 리플파이며, 이는 제1 커패시터 뱅크(115)의 온도 상승이 너무 높지 않은 것을 확보할 수 있고, 동시에 필터링 효과를 향상시킬수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 2B에 도시된 바와 같이, 제1 커패시터 뱅크(115)는 복수의 병렬 연결된 고체 커패시터(C01)를 포함하고, 제2 커패시터 뱅크(116)는 복수의 병렬 연결된 세라믹 커패시터(C02)를 포함한다.
또한, 도 2B에 도시된 바와 같이, 상술한 전원 어댑터는 선택 스위치(117)를 더 포함하고, 선택 스위치(117)의 일단은 제1 커패시터 뱅크(115)의 일단과 상호 연결되며, 선택 스위치(117)의 타단은 접지되고, 선택 스위치(117)의 제어단은 제어 유닛(107)과 상호 연결되며, 제1 커패시터 뱅크(115)의 타단은 제2 정류 유닛(104)의 출력단과 상호 연결된다.
이렇게, 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 제어 유닛(107)은 선택 스위치(117)를 끄도록 제어하여, 제1 커패시터 뱅크(115)가 회로를 차단하여 버리도록 하고, 상기 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 제어 유닛(107)은 선택 스위치(117)를 켜도록 제어하여, 제1 커패시터 뱅크(115)를 회로에 접속시키도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 2B에 도시된 바와 같이, 선택 스위치(117)는 MOS 트랜지스터일 수 있다.
다시 말해서, 전원 어댑터가 제1 충전 모드 즉 급속 충전 모드에 진입할 경우, 제어 유닛(107)은 예를 들어 MOSFET와 같은 선택 스위치(117)를 제어한다. 여기서, 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우 MOSFET를 끄며, 제1 커패시터 뱅크의 고체 커패시터의 음극과 접지GND를 분리시키고, 고체 커패시터를 차폐하여, 제2 커패시터 뱅크의 세라믹 커패시터가 필터링의 역할을 하게 할 수 있다. 또한, 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우 MOSFET를 켜고, 제1 커패시터 뱅크의 고체 커패시터를 회로에 접속하여 필터링 동작을 수행한다.
여기서, MOSFET의 스위치 신호의 파형과 전원 어댑터의 출력 전류의 파형은 도 2C에 도시된 바와 같고, 고레벨일 경우 MOSFET를 켜고, 저레벨일 경우 MOSFET를 끈다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전원 어댑터가 제2 충전 모드에 진입할 경우, 제어 유닛(107)은 제1 커패시터 뱅크(115)가 동작할 수 있도록 할 수 있다. 여기서, 상기 제1 충전 모드의 충전 속도는 상기 제2 충전 모드의 충전 속도보다 크다.
다시 말해서, 전원 어댑터가 제2 충전 모드 즉 일반 충전 모드에 진입할 경우, 제어 유닛(107)은 예를 들어 MOSFET와 같은 선택 스위치(117)를 제어한다, 즉 MOSFET를 켜고, 제1 커패시터 뱅크의 고체 커패시터의 음극과 접지GND를 연결하고, 인에이블 고체 커패시터를 동작 할 수 있다. 이때 제1 커패시터 뱅크의 고체 커패시터와 제2 커패시터 뱅크의 세라믹 커패시터가 동시에 동작하여, 저전력의 5V출력을 제공할 수 있고, 고체 커패시터는 전원 어댑터의 입력 전압이 파곡에 처할 때의 출력 전력을 주로 제공하고, 전원 어댑터에 의해 출력되는 부하가 작기에, 고체 커패시터의 온도 상승은 제어 가능하고, 세라믹 커패시터는 노이즈를 제거하는 필터링 역할을 한다.
따라서, 전원 어댑터가 제2 충전 모드에 있을 때 직류5V를 출력할 수 있도록 하기 위해, 부하를 가질 수 있으므로, 제1 커패시터 뱅크의 고체 커패시터는 완전히 제거될 수 없으며, 본 발명 실시예의 전원 어댑터는 하나의 MOSFET인에이블 고체 커패시터를 적용하여, 고체 커패시터가 제1 충전 모드에 있을 때 동작 상태에 있도록 할 수 있다. 그리고 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입한 후, 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지와 하강 에지에 있을 경우 고체 커패시터를 차폐하여, 격렬하게 충방전되는 것을 방지하여, 고체 커패시터의 온도 상승이 너무 높지 않은 것을 확보한다.
따라서, 본 발명의 실시예에서, 온도 상승에 대해 민감한 고체 커패시터가 제1 충전 모드에 있을 경우 격렬하게 충방전을 할 필요가 없어, 온도 상승을 효율적으로 감소시키고, 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 고체 커패시터가 저전력의 제2 충전 모드를 지원하기 위해서만 사용되므로, 매우 큰 용량값이 필요하지 않고, 따라서 커패시터의 수량과 부피를 감소하며, 전원 어댑터의 부피를 감소하고, 전력 밀도 및 제품 표현력을 향상할 수 있으며, 전원 어댑터의 소형화 설계에 유리하다.
본 발명의 실시예에 따른 전원 어댑터는, 제2 정류 유닛의 출력단에 제1 커패시터 뱅크와 제2 커패시터 뱅크를 설치하고, 제1 전류 샘플링 회로를 통하여 제2 정류 유닛의 출력에 대해 전류 샘플링할 수 있다. 이렇게 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입할 경우 전류 샘플링 값에 따라 전원 어댑터의 출력 전류를 판단하고, 여기서, 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 제어 유닛은 제1 커패시터 뱅크를 차폐하고, 격렬하게 충방전되는 것을 방지하여, 온도 상승을 효율적으로 감소하여, 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 제어 유닛은 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 하며, 이렇게 제1 커패시터 뱅크와 제2 커패시터 뱅크가 동시에 동작하여, 필터링 효과를 크게 향상하고, 전원 어댑터의 안정적이고 신뢰적인 운행을 확보하며, 충전 효과를 향상시킨다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 1A에 도시된 바와 같이, 전원 어댑터(1)는 안티 여기 타입의 스위치 전원을 적용할 수 있다. 구체적으로, 변압기(103)는 1차측 권선(winding) 및 2차측 권선을 포함하되, 1차측 권선의 일단은 제1 정류 유닛(101)의 제1 출력단과 상호 연결되고, 제1 정류 유닛(101)의 제2 출력단은 그라운딩(접지)되며, 1차측 권선의 타단과 스위치 유닛(102)은 상호 연결(예를 들어, 상기 스위치 유닛(102)이 MOS 트랜지스터인 경우, 1차측 권선의 타단과 MOS 트랜지스터의 드레인 전극이 상호 연결됨)되고, 변압기(103)는 변조 후의 제1 맥동 파형의 전압에 따라 제2 맥동 파형의 전압을 출력한다.
여기서, 변압기(103)는 고주파 변압기로서, 그 동작 주파수는 50KHz ~ 2MHz일 수 있으며, 고주파 변압기는 변조 후의 제1 맥동 파형의 전압을 2차측에 커플링시키고, 2차측 권선에 의해 출력된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 고주파 변압기를 적용하며, 고주파 변압기의 부피가 저주파 변압기(저주파 변압기는 또한 동작 주파 변압기로도 불리우며, 주로 상용전기의 주파수를 가리키는 바, 예컨대 50Hz 또는 60Hz의 교류 전기를 가리킴)의 부피보다 작은 특점을 이용하여 전원 어댑터(1)의 소형화를 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1B에 도시된 바와 같이, 상술한 전원 어댑터(1)는 포워드 여기 타입의 스위치 전원을 적용할 수도 있다. 구체적으로, 변압기(103)는 제1 권선, 제2 권선 및 제3 권선을 포함하되, 제1 권선의 DOT(·)단은 하나의 역방향 다이오드를 통하여 제1 정류 유닛(101)의 제2 출력단과 상호 연결되고, 제1 권선의 non-DOT(·)단은 제2 권선의 DOT(·)단과 상호 연결된 후 제1 정류 유닛(101)의 제1 출력단과 상호 연결되며, 제2 권선의 non-DOT(·)단은 스위치 유닛(102)과 상호 연결되고, 제3 권선은 제2 정류 유닛(104)과 상호 연결된다. 여기서, 역방향 다이오드는 안티 피크 절삭 역할을 일으키고, 제1 권선에 의해 생성된 유도 기전력은 역방향 다이오드를 통하여 안티 기전력에 대한 폭 한정을 수행할 수 있으며, 폭 한정적 에너지를 제1 정류 유닛에 반환하여 출력할 수 있고, 제1 정류 유닛의 출력에 대해 충전을 수행하며, 제1 권선 중에서 흐르는 전류에 의해 발생된 자기장은 변압기의 철심(Iron core)으로 하여금 자력을 상실하게 하여 변압기 철심 중의 자기장 강도가 초기 상태에로 회복되도록 한다. 변압기(103)는 변조 후의 제1 맥동 파형의 전압에 따라 제2 맥동 파형의 전압을 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1C에 도시된 바와 같이, 상술한 전원 어댑터(1)는 또한 푸시풀 타입의 스위치 전원을 적용할 수도 있다. 구체적으로, 상기 변압기는 제1 권선, 제2 권선, 제3 권선 및 제4 권선을 포함하되, 상기 제1 권선의 DOT(·)단은 상기 스위치 유닛과 상호 연결되고, 상기 제1 권선의 non-DOT(·)단은 상기 제2 권선의 DOT(·)단과 상호 연결된 후 상기 제1 정류 유닛의 제1 출력단과 상호 연결되며, 상기 제2 권선의 non-DOT(·)단은 상기 스위치 유닛과 상호 연결되고, 상기 제3 권선의 non-DOT(·)단은 상기 제4 권선의 DOT(·)단과 상호 연결되며, 상기 변압기는 변조 후의 상기 제1 맥동 파형의 전압에 따라 제2 맥동 파형의 전압을 출력한다.
도 1C에 도시된 바와 같이, 스위치 유닛(102)은 제1 MOS 트랜지스터(Q1) 및 제2 MOS 트랜지스터(Q2)를 포함하고, 변압기(103)는 제1 권선, 제2 권선, 제3 권선 및 제4 권선을 포함하되, 제1 권선의 DOT(·)단은 스위치 유닛(102) 중의 제1 MOS 트랜지스터(Q1)의 드레인 전극과 상호 연결되며, 제1 권선의 non-DOT(·)단은 제2 권선의 DOT(·)단과 상호 연결되고, 제1 권선의 non-DOT(·)단과 제2 권선의 DOT(·)단 사이의 노드는 제1 정류 유닛(101)의 제1 출력단과 상호 연결되며, 제2 권선의 non-DOT(·)단은 스위치 유닛(102) 중의 제2 MOS 트랜지스터(Q2)의 드레인 전극과 상호 연결되고, 제1 MOS 트랜지스터(Q1)의 소스 전극은 제2 MOS 트랜지스터(Q2)의 소스 전극과 상호 연결된 후 제1 정류 유닛(101)의 제2 출력단과 상호 연결되며, 제3 권선의 DOT(·)단은 제2 정류 유닛(104)의 제1 입력단과 상호 연결되고, 제3 권선의 non-DOT(·)단은 제4 권선의 DOT(·)단과 상호 연결되며, 제3 권선의 non-DOT(·)단과 제4 권선의 DOT(·)단 사이의 노드는 그라운딩되고, 제4 권선의 non-DOT(·)단은 제2 정류 유닛(104)의 제2 입력단과 상호 연결된다.
도 1C에 도시된 바와 같이, 제2 정류 유닛(104)의 제1 입력단은 제3 권선의 DOT(·)단과 상호 연결되고, 제2 정류 유닛(104)의 제2 입력단은 제4 권선의 non-DOT(·)단과 상호 연결되며, 제2 정류 유닛(104)은 상기 제2 맥동 파형의 전압을 정류를 수행함으로써 제3 맥동 파형의 전압이 출력되도록 한다. 제2 정류 유닛(104)은 두개의 다이오드를 포함하되, 하나의 다이오드의 양극은 제3 권선의 DOT(·)단과 상호 연결되고, 다른 하나의 다이오드의 양극은 제4 권선의 non-DOT(·)단과 상호 연결되며, 두개의 다이오드의 음극은 일체로 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1D에 도시된 바와 같이, 상술한 전원 어댑터(1)는 또한 하프 브리지 타입의 스위치 전원을 적용할 수도 있다. 구체적으로, 스위치 유닛(102)은 제1 MOS 트랜지스터(Q1), 제2 MOS 트랜지스터(Q2) 및 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2)를 포함하되, 제1 커패시터(C1)는 제2 커패시터(C2)와 직렬 연결된 후 제1 정류 유닛(101)의 출력단에 병렬 연결되고, 제1 MOS 트랜지스터(Q1)는 제2 MOS 트랜지스터(Q2)와 직렬 연결된 후 제1 정류 유닛(101)의 출력단에 병렬 연결되며, 변압기(103)는 제1 권선, 제2 권선, 제3 권선을 포함하되, 제1 권선의 DOT(·)단은 직렬 연결된 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2) 사이의 노드와 상호 연결되고, 제1 권선의 non-DOT(·)단은 직렬 연결된 제1 MOS 트랜지스터(Q1)와 제2 MOS 트랜지스터(Q2) 사이의 노드와 상호 연결되며, 제2 권선의 DOT(·)단은 제2 정류 유닛(104)의 제1 입력단과 상호 연결되고, 제2 권선의 non-DOT(·)단은 제3 권선의 DOT(·)단과 상호 연결된 후 그라운딩되며, 제3 권선의 non-DOT(·)단은 제2 정류 유닛(104)의 제2 입력단과 상호 연결된다. 변압기(103)는 변조 후의 상기 제1 맥동 파형의 전압에 따라 제2 맥동 파형의 전압을 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1E에 도시된 바와 같이, 상술한 전원 어댑터(1)는 또한 풀 브리지 타입의 스위치 전원을 적용할 수도 있다. 구체적으로, 스위치 유닛(102)은 제1 MOS 트랜지스터(Q1), 제2 MOS 트랜지스터(Q2) 및 제3 MOS 트랜지스터(Q3), 제4 MOS 트랜지스터(Q4)를 포함하되, 제3 MOS 트랜지스터(Q3)는 제4 MOS 트랜지스터(Q4)와 직렬 연결된 후 제1 정류 유닛(101)의 출력단에 병렬 연결되고, 제1 MOS 트랜지스터(Q1)는 제2 MOS 트랜지스터(Q2)와 직렬 연결된 후 제1 정류 유닛(101)의 출력단에 병렬 연결되며, 변압기(103)는 제1 권선, 제2 권선 및 제3 권선을 포함하되, 제1 권선의 DOT(·)단은 직렬 연결된 제3 MOS 트랜지스터(Q3)와 제4 MOS 트랜지스터(Q4) 사이의 노드와 상호 연결되고, 제1 권선의 non-DOT(·)단은 직렬 연결된 제1 MOS 트랜지스터(Q1)와 제2 MOS 트랜지스터(Q2) 사이의 노드와 상호 연결되며, 제2 권선의 DOT(·)단은 제2 정류 유닛(104)의 제1 입력단과 상호 연결되고, 제2 권선의 non-DOT(·)단은 제3 권선의 DOT(·)단과 상호 연결된 후 그라운딩되며, 제3 권선의 non-DOT(·)단은 제2 정류 유닛(104)의 제2 입력단과 상호 연결된다. 변압기(103)는 변조 후의 상기 제1 맥동 파형의 전압에 따라 제2 맥동 파형의 전압을 출력한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 있어서, 상술한 전원 어댑터(1)는 안티 여기 타입의 스위치 전원, 포워드 여기 타입의 스위치 전원, 푸시풀 타입의 스위치 전원, 하프 브리지 타입의 스위치 전원 및 풀 브리지 타입의 스위치 전원 중의 임의의 한가지 스위치 전원을 적용하여 맥동 파형의 전압을 출력할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에서, 도 1A에 도시된 바와 같이, 제2 정류 유닛(104)은 변압기(103)의 2차측 권선과 상호 연결되고, 제2 정류 유닛(104)은 제2 맥동 파형의 전압을 정류를 수행함으로써 제3 맥동 파형의 전압이 출력되도록 한다. 여기서, 제2 정류 유닛(104)은 다이오드로 구성될 수 있으며, 2차측 동기화 정류를 실현하여 제3 맥동 파형과 변조 후의 제1 맥동 파형이 동기화를 유지하게 되는데, 설명해야 하는 바는, 제3 맥동 파형과 변조 후의 제1 맥동 파형이 동기화를 유지한다는 것은, 구체적으로 제3 맥동 파형의 위상과 변조 후의 제1 맥동 파형의 위상이 일치함을 유지하며, 제3 맥동 파형의 폭 값과 변조 후의 제1 맥동 파형의 폭 값의 변화 추세가 일치함을 유지한다는 것을 가리킨다.
도 1A에 도시된 바와 같이, 상술한 전원 어댑터는 제1 충전 인터페이스(105)를 더 포함하고, 제1 충전 인터페이스(105)는 제2 정류 유닛(104)의 출력단과 상호 연결되며, 상기 제1 충전 인터페이스는 전원선과 데이터선을 포함하되, 상기 전원선은 상기 단말의 배터리를 위해 충전하기 위한 것이고, 상기 데이터선은 상기 단말과 통신을 수행하기 위한 것이며, 상기 제어 유닛은 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 단말의 제2 충전 인터페이스가 연결할 경우 상기 단말과 통신하는 것을 통하여 충전 모드를 결정하고, 여기서, 상기 충전 모드는 제1 충전 모드와 제2 충전 모드를 포함한다.
또한, 상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드에 진입할 경우, 상기 전원 어댑터는 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 제3 맥동 파형의 전압을 상기 단말의 배터리에 인가하고, 여기서, 상기 제2 충전 인터페이스는 상기 배터리와 상호 연결된다.
도 1A에 도시된 바와 같이, 샘플링 유닛(106)은 제1 전류 샘플링 회로(1061)과 제1 전압 샘플링 유닛(1062)을 포함할 수 있고, 샘플링 유닛(106)은 제2 정류 유닛(104)에 의해 출력된 전압 및/또는 전류를 샘플링함으로써 전압 샘플링 값 및/또는 전류 샘플링 값이 획득되도록 하며, 제어 유닛(107)은 샘플링 유닛(106) 및 스위치 유닛(102)과 상호 연결되고, 제어 유닛(107)은 제어 신호를 스위치 유닛(102)에 출력하며, 전압 샘플링 값 및/또는 전류 샘플링 값에 따라 제어 신호의 듀티비(duty ratio)를 조절함으로써 상기 제2 정류 유닛(104)에 의해 출력되는 제3 맥동 파형의 전압으로 하여금 충전 수요를 만족시키도록 한다.
도 1A에 도시된 바와 같이, 단말(2)은 제2 충전 인터페이스(201) 및 배터리(202)를 포함하고, 제2 충전 인터페이스(201)는 배터리(202)와 상호 연결되는데, 여기서, 제2 충전 인터페이스(201)와 제1 충전 인터페이스(105)가 연결되는 경우, 제2 충전 인터페이스(201)는 제3 맥동 파형의 전압을 배터리(202)에 인가하여 배터리(202)에 대한 충전을 실현한다.
여기서, 설명해야 하는 바는, 제3 맥동 파형의 전압이 충전 수요를 만족시킨다는 것은, 제3 맥동 파형의 전압 및 전류는 배터리 충전 시의 충전 전압 및 충전 전류를 만족해야 한다는 것을 가리킨다. 다시 말해서, 제어 유닛(107)은 샘플링해낸 전원 어댑터에 의해 출력되는 전압 및/또는 전류에 따라 제어 신호(예컨대 PWM 신호)의 듀티비를 조절하여 제2 정류 유닛(104)의 출력을 실시간적으로 조정하고, 폐환 조절 제어를 실현함으로써 제3 맥동 파형의 전압이 단말(2)의 충전 수요를 만족하도록 하며, 배터리(202)가 안전하고도 신뢰성 있게 충전되도록 확보할 수 있다. 구체적으로 PWM 신호의 듀티비를 통하여 배터리(202)에 출력되는 충전 전압을 조절하는 파형은 도 3에 도시된 바와 같고, PWM 신호의 듀티비를 통하여 배터리(202)에 출력되는 충전 전류를 조절하는 파형은 도 4A에 도시된 바와 같다.
이해 가능할 것인 바, PWM 신호의 듀티비 조절 시, 전압 샘플링 값에 따라 조절 명령을 생성할 수도 있지만, 전류 샘플링 값에 따라 생성하거나 전압 샘플링 값 및 전류 샘플링 값에 따라 생성할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 있어서, 스위치 유닛(102)에 대한 제어를 통하여 정류 후의 제1 맥동 파형의 전압 즉 스팀 브레드 웨이브 전압을 직접 PWM 초퍼 변조하고, 고주파 변압기에 송신하며, 고주파 변압기를 통하여 1차측권선으로부터 2차측권선에 커플링된 다음, 동기화 정류를 거친 후 스팀 브레드 웨이브 전압/전류로 환원되고, 사다리꼴 웨이브 전압/전류일 수도 있으며, 배터리에 직접 전송되어 배터리에 대한 급속 충전을 실현한다. 여기서, 스팀 브레드 웨이브/사다리꼴 웨이브의 전압 폭 값은 PWM 신호의 듀티비를 통하여 조절될 수 있으며, 전원 어댑터의 출력이 배터리의 충전 수요를 만족시키도록 구현한다. 이로부터 알 수 있다시피, 본 발명의 실시예의 전원 어댑터는 1차측, 2차측의 전기분해 커패시터를 제거하고, 스팀 브레드 웨이브, 사다리꼴 웨이브 전압에 의해 직접 배터리를 충전함으로써 전원 어댑터의 부피를 감소시켜 전원 어댑터의 소형화를 실현하며, 원가를 대폭적으로 저감할 수 있다.
이해 가능할 것인 바, 배터리에 전송하여 배터리에 대해 급속 충전을 하는 맥동 파형은 완전한 맥동 파형일 수 있고, 완전한 맥동 파형을 클리핑(clipping) 처리를 한후 획득한 맥동 파형 즉 사다리꼴 웨이브일 수도 있으며, 이른바 클리핑 처리는 맥동 파형에서의 어떤 문턱값을 초과한 부분을 필터링함으로써, 맥동 파형의 피크값에 대한 제어를 구현하는 것을 가리킬 수 있다. 도 4B에 도시된 실시예에서, 맥동 파형은 완전한 맥동 파형이고, 도 4C에 도시된 실시예에서, 맥동 파형은 클리핑 처리를 경과한 후의 맥동 파형이다.
본 발명 실시예가 제3 맥동 파형의 피크값의 한정 방식에 대해 구체적으로 한정하지 않는다.
선택 가능하게, 일부 실시예에서, 상술한 제3 맥동 파형은 완전한 맥동 파형일 수 있다. 예를 들어, 스위치 유닛의 변조를 통하여, 제3 맥동 파형의 완전을 확보하는 상황하에서 제3 맥동 파형의 전류의 피크값을 전류 제한점에 대응되는 전류값에 제어할 수 있다.
선택 가능하게, 다른 일부 실시예에서, 상술한 제3 맥동 파형은 클리핑 처리를 경과한 후 획득한 맥동 파형일 수 있다.
도 4D에 도시된 바와 같이, 맥동 파형2는 완전한 맥동 파형이고, 맥동 파형1은 클리핑 처리를 경과한 후 획득한 맥동 파형이며, 이 두 가지 맥동 파형의 전류를 이용하여 충전 대상 기기(예를 들어 단말)를 충전하는 것은 모두 배터리의 리튬 석출 현상을 감소할 수 있고, 충전의 안정성을 향상할 수 있다. 그러나, 맥동 파형1과 시간축에 의해 둘러싸인 면적은 맥동 파형2와 시간축에 의해 둘러싸인 면적보다 크고(맥동 파형2 및 시간축에 의해 둘러싸인 면적과 음영 부분의 면적의 합은 맥동 파형1 및 시간축에 의해 둘러싸인 면적과 같음), 본 발명의 실시예의 전원 어댑터의 충전 효율(또는 속도)은 맥동 파형 및 시간축에 의해 둘러싸인 면적에 정비례가 되고, 맥동 파형과 시간축에 의해 둘러싸인 면적이 높을수록, 충전 효율이 높으며, 따라서, 맥동 파형1의 전류를 적용하여 충전 대상 기기(예를 들어 단말)를 위해 충전하는 효율은 맥동 파형1의 전류를 적용하여 충전 대상 기기(예를 들어 단말)를 위해 충전하는 효율보다 크다.
따라서, 본 발명의 실시예에서, 맥동 파형에 대해 클리핑 처리를 하는 것은 전원 어댑터의 출력 전류의 피크값이 전류의 제한점에 대응되는 전류값과 같은 것을 확보할 수 있고, 충전 효율을 향상시킬수도 있다.
나아가, 도 4E와 도 4F를 예로 들면, 도 4E에서의 맥동 파형3과 맥동 파형4는 클리핑 처리를 하기전의 맥동 파형이고, 맥동 파형3의 피크값은 맥동 파형4의 피크값보다 작으며, 도 4F에서의 맥동 파형3’과 맥동 파형4’은 도 4E에서의 맥동 파형3과 맥동 파형4에 대해 각각 클리핑 처리를 한 후 획득한 맥동 파형이다. 도 4F에서, 맥동 파형4’ 및 시간축에 의해 둘러싸인 면적은 맥동 파형3’ 및 시간축에 의해 돌러싸인 면적과 음영 부분의 면적의 합과 같고, 맥동 파형4’과 시간축에 의해 둘러싸인 면적은 맥동 파형3’과 시간축에 의해 둘러싸인 면적보다 크며, 따라서, 맥동 파형4’의 전류를 적용하여 충전 대상 기기(예를 들어 단말)를 위해 충전하는 효율이 더 높다.
다시 말해서, 클리핑 처리를 하기 전에, 맥동 파형의 피크값이 높을 수록, 최후에 클리핑 처리를 한 후 획득한 맥동 파형의 전류를 적용하여 충전하는 효율이 더 높다. 따라서, 클리핑 처리흘 하기전의 맥동 파형의 피크값을 향상하는 것을 통하여 충전 효율을 향상시킨다.
맥동 파형의 피크값을 향상하는 방식은 여러가지가 있을 수 있고, 예를 들어, 최대 듀티비가 비교적 높은 PWM컨트롤러를 선택하는 것을 통하여 맥동 파형의 피크값을 향상할 수 있거나, 또는 변압기의 인덕턴스 량을 증가하는 것을 통하여 맥동 파형의 피크값을 향상할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 구체적인 예시 중에서, 제어 유닛(107)은 마이크로 제어 프로세서(MCU, Micro Controller Unit)일 수 있다. 즉, 스위치 구동 제어 기능, 동기화 정류 기능, 전압 전류 조절 제어 기능이 집적된 마이크로 프로세서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어 유닛(107)은 또한 전압 샘플링 값 및/또는 전류 샘플링 값에 따라 제어 신호의 주파수를 조절한다. 즉, 스위치 유닛(102)에 제어 가능하게 출력되는 PWM 신호는 소정 시간동안 지속적으로 출력된 후 다시 출력이 정지되고, 소정 시간 정지된 후 다시 PWM 신호의 출력을 작동하는데, 이는 배터리에 인가된 전압이 비연속적으로 이어지게 하여 배터리의 간헐성 충전이 실현되기에, 배터리 연속 충전 시 발열이 엄중하여 초래되는 보안성 우려를 해소할 수 있으며, 배터리 충전의 신뢰성 및 안전성을 향상시킨다.
리튬 배터리의 경우, 저온 조건하에서, 리튬 배터리 자체의 이온 및 전자 도전성 능령의 저하로 인해, 충전 과정에 있어서 편극화 정도의 가중화를 쉽게 야기할 수 있는데, 지속적 충전 방식은 이와 같은 편극화 현상으로 하여금 한층 더 선명해지게 하는 동시에, 리튬 석출의 발생 가능성을 증가시켜 배터리의 보안 성능에 영향을 미친다. 또한, 지속적인 충전은 충전에 의해 열량이 끊임없이 축적되는 현상을 초래하게 되어 배터리 내부 온도가 끊임없이 상승하게 하고, 온도가 소정 한계 값을 초과하는 경우, 배터리 성능의 발휘가 한정적일 수 있으며, 아울러 안전성이 우려된다.
반면에 본 발명의 실시예에서는, 제어 신호의 주파수에 대한 조절을 통하여 전원 어댑터가 간헐적으로 출력되게 한다. 즉, 배터리 충전 과정에 있어서 배터리 정지 거치 과정을 도입하는 것에 해당되어 지속적인 충전 과정에 있어서 편극으로 인해 리튬 석출 현상이 야기되는 것을 완화할 수 있으며, 생성 열이 지속적으로 누적되는 영향을 감소하고, 온도 저감 효과가 달성되며, 배터리 충전의 신뢰성 및 안전성을 확보한다.
여기서, 스위치 유닛(102)에 출력되는 제어 신호는 도 5에 도시된 것과 같은 바, 먼저 소정 시간동안 지속적으로 PWM 신호를 출력한 다음, 소정 시간동안 출력을 정지하며, 그리고 다시 소정 시간동안 PWM 신호를 출력하고, 스위치 유닛(102)에 출력되는 제어 신호의 간헐성을 구현하며, 주파수는 조절 가능하게 마련한다.
도 1A에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(107)은 제1 충전 인터페이스(105)와 상호 연결되고, 제어 유닛(107)은 또한 제1 충전 인터페이스(105)를 통하여 단말(2)과 통신을 수행하여 단말(2)의 상태 정보가 획득되도록 한다. 이와 같이, 제어 유닛(107)은 단말의 상태 정보, 전압 샘플링 값 및/또는 전류 샘플링 값에 따라 제어 신호(예를 들어 PWM 신호)의 듀티비를 조절한다.
여기서, 단말의 상태 정보는 상기 배터리의 전기량, 상기 배터리의 온도, 상기 배터리의 전압, 상기 단말의 인터페이스 정보, 및 상기 단말의 통로 저항의 정보 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 충전 인터페이스(105)는 전원선 및 데이터선을 포함하되, 전원선은 배터리를 위한 충전을 수행하고, 데이터선은 단말과의 통신을 수행한다. 제2 충전 인터페이스(201)와 제1 충전 인터페이스(105)가 연결되는 경우, 전원 어댑터(1)와 단말(2) 사이는 서로 통신 문의 명령을 송신할 수 있으며, 상응한 응답 명령을 수신한 후, 전원 어댑터(1)와 단말(2) 사이에 통신 연결을 구축하며, 제어 유닛(107)은 단말(2)의 상태 정보를 획득할 수 있어 단말(2)과 충전 모드 및 충전 파라미터(예를 들면, 충전 전류 및 충전 전압)에 대한 협의를 수행하고, 충전 과정에 대해 제어를 수행한다.
여기서, 전원 어댑터 및/또는 단말에 의해 지원되는 충전 모드는 제2 충전 모드 및 제 1 충전 모드를 포함할 수 있다. 제1 충전 모드의 충전 속도는 제2 충전 모드의 충전 속도보다 크다(예를 들어, 제1 충전 모드의 충전 전류는 제2 충전 모드의 충전 전류보다 크다). 일반적으로, 제2 충전 모드는 정격 출력 전압이 5V이며, 정격 출력 전류는 2.5A보다 작거나 같은 충전 모드인 것으로 이해할 수 있다. 한편, 제2 충전 모드 하에서, 전원 어댑터 출력 포트 데이터선 중의 D+와 D-는 단락될 수 있다. 반면에 본 발명의 실시예 중의 제 1 충전 모드는 상이한 바, 본 발명의 실시예의 제1 충전 모드 하에서 전원 어댑터는 데이터선 중의 D+ 및 D-를 이용하여 단말과 통신을 수행함으로써 데이터 교환을 실현할 수 있다. 즉, 전원 어댑터와 단말 사이에 서로 급속 충전 명령을 수신할 수 있다. 전원 어댑터는 단말을 향해 급속 충전 문의 명령을 송신하고, 단말의 급속 충전 응답 명령을 수신한 후, 단말의 응답 명령에 따라 전원 어댑터는 단말의 상태 정보를 획득하며, 제1 충전 모드를 작동시키고, 제1 충전 모드 하의 충전 전류는 2.5A보다 클 수 있으며, 예컨대 4.5A에 도달하거나 더욱 클 수도 있다. 그러나, 본 발명의 실시예는 제2 충전 모드에 대해 구체적으로 한정하지 않는 바, 전원 어댑터가 두가지 충전 모드를 지원하기만 하면 되며, 그 중 한가지 충전 모드의 충전 속도(또는 전류)가 다른 한가지 충전 모드의 충전 속도보다 크면, 충전 속도가 비교적 느린 충전 모드를 제2 충전 모드로 이해할 수 있다. 충전 전력에 대해 말하면, 제1 충전 모드 하의 충전 전력은 15 W보다 크거나 같을 수 있다.
즉, 제어 유닛(107)은 제1 충전 인터페이스(105)를 통하여 단말(2)과 통신을 수행함으로써 충전 모드가 결정되도록 하는데, 여기서, 충전 모드는 제1 충전 모드 및 제2 충전 모드를 포함한다.
구체적으로, 상기 전원 어댑터와 단말은 통용 직렬 버스(Universal Serial Bus, USB)를 통하여 인터페이스와 상호 연결되며, 상기 USB 인터페이스는 일반 USB 인터페이스일 수도 있고, 마이크로(micro) USB 인터페이스일 수도 있고, 또는 기타 유형의USB 인터페이스일 수도 있다. USB 인터페이스의 데이터선 즉 제1 충전 인터페이스의 데이터선은 상기 전원 어댑터 및 상기 단말의 양방향 통신을 위해 이용되고, 상기 데이터선은 USB 인터페이스의 D+ 라인 및/또는 D- 라인일 수 있으며, 소위의 양방향 통신은 전원 어댑터 및 단말 양방이 정보 상호 작용을 수행하는 것을 의미할 수 있다.
여기서, 상기 전원 어댑터는 상기 USB 인터페이스의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행할 것을 결정한다.
설명해야 하는 바는, 전원 어댑터와 단말이 제1 충전 모드를 적용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행할 것인지 여부를 협의하는 과정에 있어서, 전원 어댑터는 단말과 단지 연결 상태를 유지할 뿐, 충전은 수행하지 않을 수 있으며, 제2 충전 모드를 적용하여 단말을 위한 충전을 수행할 수도 있고, 작은 전류를 적용하여 단말을 위한 충전을 수행할 수도 있는 바, 본 발명의 실시예는 이에 대해 구체적으로 한정하지 않는다.
상기 전원 어댑터는 충전 전류를 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류에 도달하도록 조정하고, 상기 단말을 위한 충전을 수행한다. 전원 어댑터는 제1 충전 모드를 적용하여 단말을 위한 충전을 수행할 것을 결정한 후, 직접 충전 전류를 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류에 도달하도록 조정할 수도 있고, 단말과 제1 충전 모드의 충전 전류를 협의할 수도 있다. 예를 들어, 단말 중의 배터리의 현재 전기량에 따라 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 전원 어댑터는 일방적으로 출력 전류를 증가하여 급속 충전을 수행하는 것이 아니라, 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 제1 충전 모드의 적용 가능 여부를 협의하는 바, 종래기술과 비교할 경우, 급속 충전 과정의 안정성을 향상시킨다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 제어 유닛(107)은 상기 제1 충전 인터페이스의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행할 것을 결정하는 경우, 상기 제어 유닛은 상기 단말을 향해 제1 명령을 송신하되, 상기 제1 명령은 상기 단말이 상기 제1 충전 모드를 작동시키는지 여부를 문의하고, 상기 제어 유닛은 상기 단말로부터 상기 제1 명령의 회신 명령을 수신하며, 상기 제1 명령의 회신 명령은 상기 단말로 하여금 상기 제1 충전 모드를 작동하는데 동의하도록 지시한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 제어 유닛이 상기 단말을 향해 상기 제1 명령을 송신하기 저에, 상기 전원 어댑터와 상기 단말 사이에서 상기 제2 충전 모드를 통하여 충전이 진행되고, 상기 제어 유닛이 상기 제2 충전 모드의 충전 시간 길이가 미리 설정 문턱값보다 크다는 것을 결정한 후, 상기 단말을 향해 상기 제1 명령을 송신한다.
이해해야 할 바로는, 전원 어댑터에 의해 상기 제2 충전 모드의 충전 시간 길이가 미리 설정 문턱값보다 크다는 것이 결정된 후, 전원 어댑터는 단말이 이미 자신은 전원 어댑터라는 것을 인지하였다고 인정할 수 있으며, 급속 문의 통신을 작동시킬 수 있다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터는 미리 설정된 전류 문턱값보다 크거나 같은 충전 전류를 적용하여 미리 설정 시간 길이동안 충전을 진행한 후, 상기 단말을 향해 상기 제1 명령을 송신한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 제어 유닛은 또한 상기 스위치 유닛을 제어함으로써 상기 전원 어댑터를 제어하여 충전 전류를 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류에 도달하도록 조정하고, 상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류로 상기 단말을 위한 충전을 수행하기 전에, 상기 제어 유닛은 상기 제1 충전 인터페이스의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전압이 결정되도록 하고, 상기 전원 어댑터를 제어하여 충전 전압을 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전압에 도달하도록 조정한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 제어 유닛은 상기 제1 충전 인터페이스의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전압 결정 시, 상기 제어 유닛은 상기 단말을 향해 제 2 명령을 송신하되, 상기 제 2 명령은 상기 전원 어댑터의 현재 출력 전압을 상기 제 1 충전 모드의 충전 전압으로 취급되기 적합한지 여부를 문의하고, 상기 제어 유닛은 상기 단말에 의해 송신된 상기 제2 명령의 회신 명령을 수신하되, 상기 제2 명령의 회신 명령은 상기 전원 어댑터의 현재 출력 전압의 적절함, 높은 편임 또는 낮은 편임을 지시하며, 상기 제어 유닛은 상기 제2 명령의 회신 명령에 따라 제1 충전 모드의 충전 전압을 결정한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 제어 유닛은 상기 전원 어댑터를 제어하여 충전 전류를 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류에 도달하도록 조정하기 전에, 상기 제1 충전 인터페이스의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류가 결정되도록 한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 제어 유닛은 상기 제1 충전 인터페이스의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류 결정 시, 상기 제어 유닛은 상기 단말을 향해 제3 명령을 송신하되, 상기 제3 명령은 상기 단말이 현재 지원하는 최대 충전 전류를 문의하고, 상기 제어 유닛은 상기 단말에 의해 송신된 상기 제3 명령의 회신 명령을 수신하되, 상기 제3 명령의 회신 명령은 상기 단말이 현재 지원하는 최대 충전 전류를 지시하며, 상기 제어 유닛은 상기 제3 명령의 회신 명령에 따라 상기 제 1 충전 모드의 충전 전류를 결정한다.
전원 어댑터는 상술한 최대 충전 전류를 직접 제1 충전 모드의 충전 전류로 결정하거나, 충전 전류를 상기 최대 충전 전류보다 작은 어느 한 전류값으로 설치할 수 있다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드를 적용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행하는 과정에 있어서, 상기 제어 유닛은 또한 상기 제1 충전 인터페이스의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 스위치 유닛에 대한 제어를 통하여 상기 전원 어댑터가 배터리에 출력하는 충전 전류를 끊임없이 조정한다.
전원 어댑터는 단말의 현재 상태 정보를 끊임없이 문의할 수 있는 바, 예컨대 단말의 배터리 전압, 배터리 전기량 등을 문의하여 전원 어댑터가 배터리에 출력하는 충전 전류를 끊임없이 조정한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 제어 유닛은 상기 제1 충전 인터페이스의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 스위치 유닛에 대한 제어를 통하여 상기 전원 어댑터가 배터리에 출력하는 충전 전류를 끊임 없이 조정 시, 상기 제어 유닛은 상기 단말을 향해 제4 명령을 송신하되, 상기 제4 명령은 상기 단말 내의 배터리의 현재 전압을 문의하고, 상기 제어 유닛은 상기 단말에 의해 송신된 상기 제4 명령의 회신 명령을 수신하되, 상기 제4 명령의 회신 명령은 상기 단말 내의 배터리의 현재 전압을 지시하며, 상기 제어 유닛은 상기 배터리의 현재 전압에 따라 상기 스위치 유닛에 대한 제어를 통하여 상기 전원 어댑터가 배터리에 출력하는 충전 전류가 조정되도록 한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 제어 유닛은 상기 배터리의 현재 전압, 미리 설정된 배터리 전압값 및 충전 전류값의 대응 관계에 따라 상기 스위치 유닛에 대한 제어를 통하여 상기 전원 어댑터가 배터리에 출력하는 충전 전류를 상기 배터리의 현재 전압에 대응되는 충전 전류값에 도달하도록 조정한다.
구체적으로, 전원 어댑터는 배터리 전압값과 충전 전류값의 대응 관계를 미리에 저장할 수 있으며, 전원 어댑터는 상기 제1 충전 인터페이스의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 단말측으로부터 단말 내에 저장된 배터리 전압값과 충전 전류값의 대응 관계를 획득한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행하는 과정에 있어서, 상기 제어 유닛은 또한 상기 제1 충전 인터페이스의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제 1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재하는지 여부를 결정한다. 여기서, 상기 제 1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재한다는 것이 결정된 경우, 상기 제어 유닛은 상기 전원 어댑터를 제어하여 상기 제 1 충전 모드를 종료시킨다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 제 1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재하는지 여부를 결정하기 전에, 상기 제어 유닛은 또한 상기 단말로부터 상기 단말의 통로 저항을 지시하기 위한 정보를 수신하는데, 여기서, 상기 제어 유닛은 상기 단말을 향해 제4 명령을 송신하되, 상기 제4 명령은 상기 단말 내의 배터리의 전압을 문의하고, 상기 제어 유닛은 상기 단말이 송신한 상기 제4 명령의 회신 명령을 수신하되, 상기 제4 명령의 회신 명령은 상기 단말 내의 배터리의 전압을 지시하며, 상기 제어 유닛은 상기 전원 어댑터의 출력 전압 및 상기 배터리의 전압에 따라 상기 전원 어댑터로부터 상기 배터리에 이르는 통로 저항을 결정한다. 상기 제어 유닛은 상기 전원 어댑터로부터 상기 배터리에 이르는 통로 저항, 상기 단말의 통로 저항, 및 상기 전원 어댑터와 상기 단말 사이의 충전 라인 선로의 통로 저항에 따라 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재하는지 여부를 결정한다.
단말은 해당 통로 저항을 사전에 기록할 수 있다. 예를 들어, 동일 모델의 단말은 구조가 동일하므로, 출하 설치 시, 상기 단말의 통로 저향을 동일 값으로 설치할 수 있다. 마찬가지로, 전원 어댑터는 충전 선로의 통로 저항을 사전에 기록할 수 있다. 전원 어댑터가 단말의 배터리의 양단의 전압을 획득한 경우, 전원 어댑터로부터 배터리의 양단에 이르는 압력 강하 및 통로의 전류에 따라 전체 통로의 통로 저항을 결정할 수 있다. 전체 통로의 통로 저항 > 단말의 통로 저항 + 충전 선로의 통로 저항, 또는 전체 통로의 통로 저항 - (단말의 통로 저항 + 충전 선로의 통로 저항) > 저항 문턱값인 경우, 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재하는 것으로 인정할 수 있다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드를 종료시키기 전에, 상기 제어 유닛은 또한 상기 단말을 향해 제5 명령을 송신하되, 상기 제5 명령은 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이의 접촉 불량을 지시한다.
전원 어댑터는 제5 명령을 송신한 다음, 제1 충전 모드로부터 탈출하거나 리셋될 수 있다.
이상, 전원 어댑터의 각도로부터 본 발명의 실시예에 따른 급속 충전 과정을 상세히 기재하였는데, 이하 단말의 시점으로부터 본 발명의 실시예에 따른 급속 충전 과정을 설명한다.
이해해야 할 바로는, 단말측에 기재된 전원 어댑터와 단말의 상호 작용 관계 및 관련 특성, 기능 등은 전원 어댑터측의 기재와 대응되기에, 간결성을 위해 중복된 설명을 적절하게 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 13에 도시된 바와 같이, 단말(2)은 충전 제어 스위치(203) 및 컨트롤러(204)를 더 포함하되, 충전 제어 스위치(203), 예컨대 전자 스위치 소자에 의해 구성된 스위치 회로는 제2 충전 인터페이스(201)와 배터리(202) 사이에 연결되고, 충전 제어 스위치(203)가 컨트롤러(204)의 제어하에서 배터리(202)의 충전 과정을 턴오프(Turn Off) 또는 턴온(Turn On)하는 과정은, 단말측으로부터 배터리(202)의 충전 과정을 제어할 수도 있으며, 배터리(202) 충전의 안전성 및 신뢰성이 확보된다.
또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 단말(2)은 통신 유닛(205)을 더 포함하되, 통신 유닛(205)은 제2 충전 인터페이스(201) 및 제1 충전 인터페이스(105)를 통하여 컨트롤러(204)와 제어 유닛(107) 사이의 양방향 통신을 구축한다. 즉, 단말(2)과 전원 어댑터(1)는 USB 인터페이스의 데이터선을 통하여 양방향 통신을 수행할 수 있으며, 상기 단말(2)은 제2 충전 모드 및 제1 충전 모드를 지원하고, 여기서, 상기 제1 충전 모드의 충전 전류는 상기 제2 충전 모드의 충전 전류보다 크고, 상기 통신 유닛(205)과 상기 제어 유닛(107)은 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전원 어댑터(1)로 하여금 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말(2)을 위한 충전을 수행할 것을 결정하도록 하며, 상기 제어 유닛(107)이 상기 전원 어댑터(1)를 제어하여 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류에 근거하여 출력을 수행하도록 하고, 상기 단말(2) 내의 배터리(202)를 위한 충전이 이루어진다.
본 발명의 실시예에 있어서, 전원 어댑터(1)는 일방적으로 출력 전류를 증가시켜 급속 충전을 수행하는 것이 아니라, 단말(2)과 양방향 통신을 수행함으로써 제1 충전 모드의 적용 가능 여부를 협의하는 것인 바, 종래기술과 비교하면, 급속 충전 과정의 안전성이 향상된다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 컨트롤러는 통신 유닛을 통하여 상기 제어 유닛에 의해 송신된 제1 명령을 수신하되, 상기 제1 명령은 상기 단말이 상기 제1 충전 모드를 작동할 것인지 여부를 문의하고, 상기 컨트롤러는 통신 유닛을 통하여 상기 제어 유닛을 향해 상기 제1 명령의 회신 명령을 송신하며, 상기 제1 명령의 회신 명령은 상기 단말이 상기 제1 충전 모드를 작동하는 것에 동의하도록 지시한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 컨트롤러가 통신 유닛을 통하여 상기 제어 유닛에 의해 송신된 제1 명령을 수신하기 전에, 상기 전원 어댑터는 상기 제2 충전 모드를 통하여 상기 단말 내의 배터리를 위한 충전을 수행하고, 상기 제어 유닛은 상기 제2 충전 모드의 충전 시간 길이가 미리 설정 문턱값보다 크다는 것이 결정된 후, 상기 제어 유닛에 의해 단말 내의 통신 유닛을 향해 상기 제1 명령을 송신하며, 상기 컨트롤러는 통신 유닛을 통하여 상기 제어 유닛에 의해 송신된 상기 제1 명령을 수신한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터는 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류에 근거하여 출력을 수행함으로써 상기 단말 내의 배터리를 위한 충전이 진행되기 전에, 상기 컨트롤러는 통신 유닛을 통하여 상기 제어 유닛과 양방향 통신을 수행하여 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전압을 편리하게 결정할 수 있도록 한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 컨트롤러는 상기 제어 유닛에 의해 송신된 제2 명령을 수신하되, 상기 제2 명령은 상기 전원 어댑터의 현재 출력 전압을 상기 제1 충전 모드의 충전 전압으로 취급되기 적합한지 여부를 문의하고, 상기 컨트롤러는 상기 제어 유닛을 향해 상기 제2 명령의 회신 명령을 송신하되, 상기 제2 명령의 회신 명령은 상기 전원 어댑터의 현재 출력 전압의 적절함, 높은 편임 또는 낮은 편임을 지시한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 컨트롤러는 상기 제어 유닛과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류를 편리하게 결정하도록 한다.
여기서, 상기 컨트롤러는 상기 제어 유닛에 의해 송신된 제3 명령을 수신하되, 상기 제3 명령은 상기 단말이 현재 지원하는 최대 충전 전류를 문의하고, 상기 컨트롤러는 상기 제어 유닛을 향해 상기 제3 명령의 회신 명령을 송신하되, 상기 제3 명령의 회신 명령은 상기 단말 내의 배터리가 현재 지원하는 최대 충전 전류를 지시함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 최대 충전 전류에 따라 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류를 편리하게 결정하도록 한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행하는 과정에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제어 유닛과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 전원 어댑터가 배터리로 출력하는 충전 전류를 끊임없이 조정하도록 한다.
여기서, 상기 컨트롤러는 상기 제어 유닛에 의해 송신된 제4 명령을 수신하되, 상기 제4 명령은 상기 단말 내의 배터리의 현재 전압을 문의하고, 상기 컨트롤러는 상기 제어 유닛을 향해 상기 제4 명령의 회신 명령을 송신하되, 상기 제4 명령의 회신 명령은 상기 단말 내의 배터리의 현재 전압을 지시함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 배터리의 현재 전압에 따라 상기 전원 어댑터에서 배터리로 출력하는 충전 전류를 끊임없이 조정하도록 한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행하는 과정에 있어서, 상기 컨트롤러는 통신 유닛을 통하여 상기 제어 유닛과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재하는지 여부를 편리하게 결정하도록 한다.
여기서, 상기 컨트롤러는 상기 제어 유닛에 의해 송신된 제4 명령을 수신하되, 상기 제4 명령은 상기 단말 내의 배터리의 현재 전압을 문의하고, 상기 컨트롤러는 상기 제어 유닛을 향해 상기 제4 명령의 회신 명령을 송신하되, 상기 제4 명령의 회신 명령은 상기 단말 내의 배터리의 현재 전압을 지시하며, 상기 제어 유닛으로 하여금 상기 전원 어댑터의 출력 전압 및 상기 배터리의 현재 전압에 따라 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재하는지 여부를 편리하게 결정하도록 한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 컨트롤러는 상기 제어 유닛에 의해 송신된 제5 명령을 수신하되, 상기 제5 명령은 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재함을 지시한다.
제1 충전 모드를 작동 및 사용하기 위하여, 전원 어댑터는 단말과 급속 통신 단계를 수행할 수 있으며, 한번 또는 여러번의 핸드 셰이크 협의를 통하여 배터리의 급속 충전을 실현한다. 이하, 도 6을 결합하여 본 발명의 실시예의 급속 통신 단계 및 급속 충전 과정에 포함되는 각각의 단계를 상세하게 설명한다. 이해해야 할 바로는, 도 6에 도시된 통신 단계 또는 동작은 단지 예시적인 것으로, 본 발명의 실시예는 기타 동작 또는 도 6 중의 다양한 동작의 변형을 실시할 수 있다. 한편, 도 6 중의 각각의 단계는 도 6에 나타난 것과 상이한 순서에 따라 수행될 수 있으며, 도 6 중의 전부 동작을 모두 수행하지는 않을 수도 있다. 여기서, 설명해야 하는 바는, 도 6 중의 곡선은 충전 전류의 피크값 또는 평균치의 변화 추세를 표시한 것으로, 실제 충전 전류 곡선이 아니다.
도 6에 도시된 바와 같이, 급속 충전 과정은 5개의 단계를 포함할 수 있다.
단계 1:
단말과 전원 제공 장치가 연결된 후, 단말은 데이터선(D+, D-)을 통하여 전원 제공 장치의 유형을 검출할 수 있으며, 전원 제공 장치가 전원 어댑터라는 것이 검출된 경우, 단말이 흡수한 전류는 미리 설정된 전류 문턱값(I2)(예컨대 1A일 수 있음)보다 클 수 있다. 전원 어댑터에 의해 미리 설정 시간 길이(예컨대 연속된 T1 시간일 수 있음) 내에서 전원 어댑터의 출력 전류가 I2보다 크거나 같다는 것이 검출되면, 전원 어댑터는 전원 제공 장치의 유형에 대한 단말의 식별이 이미 완료되었다고 인정하고, 전원 어댑터는 어댑터와 단말 사이의 핸드 셰이크 통신을 작동시키며, 전원 어댑터는 명령(1)[상술한 제1 명령에 해당]을 송신하여 단말이 제1 충전 모드(또는 플래시 충전)를 작동하는지 여부를 문의한다.
전원 어댑터가 단말의 회신 명령을 수신하여 제1 충전 모드를 작동하는 것에 동의하지 않도록 단말을 지시하는 경우, 전원 어댑터의 출력 전류를 재차 검출하고, 전원 어댑터의 출력 전류가 미리 설정된 연속적인 시간 길이 내(예를 들면, 연속적인 T1 시간)에서 여전히 I2보다 크거나 같은 경우, 재차 청구를 송신하여 단말이 제1 충전 모드를 작동할 것인지 여부를 문의하며, 단계 1의 상술한 단계를 중복하되, 단말이 제1 충전 모드를 작동하는 것에 동의할 때까지 중복하거나, 전원 어댑터의 출력 전류가 더이상 I2보다 크거나 같은 조건을 만족하지 않을 때까지 중복한다.
단말이 제1 충전 모드를 작동하는 것에 동의한 후, 급속 충전 과정이 작동되며, 급속 충전 통신 단계는 제2 단계에 진입한다.
단계 2:
전원 어댑터가 출력하는 스팀 브레드 웨이브/사다리꼴 웨이브 전압은 복수의 준위(準位)를 포함할 수 있으며, 전원 어댑터는 단말을 향해 명령 2(상술한 제2 명령에 대응)를 송신하여 전원 어댑터의 출력 전압이 배터리의 현재 전압과 매칭되는지 여부(또는 적합한지 여부, 즉 제1 충전 모드하의 충전 전압으로 취급되기 적합한지 여부)를 단말에게 문의하는 바, 충전 수요 만족 여부를 문의하는 것이다.
단말은 전원 어댑터의 출력 전압이 높은 편임 또는 낮은 편임 또는 매칭됨을 회신한다. 예컨대 전원 어댑터가 어댑터의 출력 전압이 높은 편임 또는 낮은 편임에 관한 단말의 피드백을 수신한 경우, 제어 유닛은 PWM 신호의 듀티비를 조절하여 전원 어댑터의 출력 전압을 한 준위 조정하고, 다시 단말을 향해 명령 2를 송신하며, 전원 어댑터의 출력 전압이 매칭되는지 여부를 다시 단말에게 문의한다.
단계 2의 상술한 단계를 중복하되, 전원 어댑터의 출력 전압이 매칭 준위에 처해 있다는 것을 단말이 회신할 때까지 대기한 후 제3 단계에 진입한다.
단계 3:
전원 어댑터가 단말에 의한 전원 어댑터의 출력 전압 매칭 피드백 회신을 수신한 후, 전원 어댑터는 단말을 향해 명령 3(상술한 제3 명령에 대응)을 송신하고, 단말이 현재 지원하는 최대 충전 전류를 문의하며, 단말은 전원 어댑터를 상대로 현재 지원하는 최대 충전 전류값을 회신하고, 제4 단계에 진입한다.
단계 4:
전원 어댑터는 단말이 회신한 현재 지원하는 최대 충전 전류값의 피드백을 수신한 후, 전원 어댑터는 그 출력 전류의 기준값을 설치할 수 있으며, 제어 유닛(107)은 상기 전류 기준값에 따라 PWM 신호의 듀티비를 조절하여 전원 어댑터의 출력 전류가 단말의 충전 전류 수요를 만족시키도록 하고, 곧 바로 정전류 단계에 진입하는데, 여기서, 정전류 단계란, 전원 어댑터의 출력 전류 피크값 또는 평균치가 기본상 변함 없이 유지되는 것(다시 말해서, 출력 전류 피크값 또는 평균치의 변화 폭도가 극히 작은 바, 예컨대 출력 전류 피크값 또는 평균치의 5% 범위내에서 변화됨)을 가리킨다. 즉, 제3 맥동 파형의 전류 피크값은 모든 각각의 주기내에서 항상 고정된 상태를 유지한다.
단계 5:
정전류의 변화 단계에 진입한 후, 전원 어댑터는 소정 시간씩 간격을 두고 명령 4(상술한 제4 명령에 대응)를 송신하고, 단말 배터리의 현재 전압을 문의하며, 단말은 전원 어댑터를 향해 단말 배터리의 현재 전압을 피드백할 수 있고, 전원 어댑터는 단말 배터리의 현재 전압에 관한 단말의 피드백에 따라 USB 접촉 즉 제1 충전 인터페이스와 제2 충전 인터페이스 사이의 접촉이 양호한지 여부 및 단말 현재의 충전 전류값을 저감시켜야 할지 여부를 판단한다. 전원 어댑터가 USB 접촉 불량임을 판단하면, 명령 5(상술한 제5 명령에 대응)를 송신하며, 그다음 리셋되어 단계 1에 다시 진입한다.
선택 가능하게, 일부 실시예에 있어서, 단계 1 중에서, 단말이 명령 1에 회신하는 경우, 명령1에 대응되는 데이터 중에는 상기 단말의 통로 저항의 데이터(또는 정보)가 휴대될 수 있으며, 단말 통로 저항 데이터는 단계 5 중에서 USB 접촉 양호 여부를 판단하기 위해 이용될 수 있다.
선택 가능하게, 일부 실시예에 있어서, 단계 2 중에서, 단말이 제1 충전 모드를 작동하는 것에 동의하는 시점부터 전원 어댑터가 전압을 적절값에 도달하도록 조정하는 시점까지의 시간은 소정 범위내에 포함되도록 제어할 수 있는 바, 상기 시간이 소정 범위를 초과하면 단말은 청구 이상인 것으로 판단하며, 급속 리셋를 수행할 수 있다.
선택 가능하게, 일부 실시예에 있어서, 단계 2 중에서, 전원 어댑터의 출력 전압을 배터리의 현재 전압과 비교하여 △V(△V는 약 200~500 mV) 더 높은 수준에 도달하도록 조정한 경우, 단말은 전원 어댑터를 상대로 전원 어댑터의 출력 전압의 적절함/매칭됨과 관련된 피드백을 제공한다. 여기서, 단말이 전원 어댑터를 상대로 전원 어댑터의 출력 전압이 부적절(즉, 높은 편임 또는 낮은 편임)함에 관한 피드백을 제공하는 경우, 제어 유닛(107)은 전압 샘플링 값에 따라 PWM 신호의 듀티비를 조절함으로써 전원 어댑터의 출력 전압에 대한 조정을 수행한다.
선택 가능하게, 일부 실시예에 있어서, 단계 4 중에서, 전원 어댑터의 출력 전류값의 크기 조정은 소정 범위내에 포함되도록 제어할 수 있는 바, 이에 의해 조정 속도가 너무 빠른 연고로 인해 급속 충전의 이상(비정상) 중단을 초래하는 것을 방지할 수 있다.
선택 가능하게, 일부 실시예 중에서, 단계 5 중에서, 전원 어댑터의 출력 전류값의 크기 변화 폭도는 5% 이내에 들어있도록 제어할 수 있다. 즉, 정전류 단계로 인정할 수 있는 것이다.
선택 가능하게, 일부 실시예에 있어서, 단계 5 중에서, 전원 어댑터는 충전 회로 저항을 실시간적으로 모니터링한다. 즉, 전원 어댑터의 출력 전압, 현재 충전 전류 및 판독한 단말 배터리 전압을 통하여 전체 충전 회로 저항을 모니터링한다. 충전 회로 저항 > 단말 통로 저항 + 급속 충전 데이터선 저항인 경우, USB 접촉 불량임을 인정할 수 있으며, 급속 충전 리셋를 수행한다.
선택 가능하게, 일부 실시예에 있어서, 제1 충전 모드를 작동시킨 후, 전원 어댑터와 단말 사이의 통신 시간 간격은 소정 범위내에 포함되도록 제어하여 급속 충전 리셋의 발생을 회피할 수 있다.
선택 가능하게, 일부 실시예에 있어서, 제1 충전 모드(또는 급속 충전 과정)의 정지는 회복 가능한 정지 및 회복이 불가능한 정지 등 두가지로 구분될 수 있다.
예를 들어, 단말이 배터리의 충만 또는 USB 접촉 불량을 검출해낸 경우, 급속 충전은 정지되며 리셋이 이루어지고, 단계 1에 진입되며, 단말은 제1 충전 모드를 작동하는 것에 동의하지 않고, 급속 충전 통신 과정은 단계 2에 진입되지 않는데, 이때 정지된 급속 충전 과정은 회복이 불가능한 정지일 수 있다.
또 다른 예시로서, 단말과 전원 어댑터 사이에 통신 이상이 발생한 경우, 급속 충전이 정지되고 리셋이 이루어져 단계 1에 진입되며, 단계 1의 요구를 만족시킨 후, 단말은 급속 충전 과정이 회복되도록 제1 충전 모드를 작동시키는 것에 동의하는데, 이때 정지된 급속 충전 과정은 회복 가능한 정지일 수 있다.
또한 예컨대, 단말에 의해 배터리에 이상이 발생하였음을 검출해낸 경우, 급속 충전이 정지되고 리셋이 이루어져 단계 1에 진입되며, 단계 1에 진입한 후, 단말은 제1 충전 모드를 작동시키는 것에 동의하지 않는다. 배터리가 정상적인 상태를 회복하되, 단계 1의 요구를 만족시킬 때까지 대기한 후, 단말은 급속 충전의 작동을 동의하여 급속 충전 과정이 회복되게 하는데, 이때 정지된 급속 충전 과정은 회복 가능한 정지일 수 있다.
특별히 설명해야 하는 바는, 상술한 도 6과 관련하여 개시된 통신 단계 또는 동작은 단지 예시적인 것으로, 단계 1 중에서, 단말과 어댑터가 연결된 후, 단말과 어댑터 사이의 핸드 셰이크 통신은 단말에 의해 개시될 수도 있는 바, 단말이 명령 1을 송신하여 어댑터가 제1 충전 모드(또는 "플래시 충전"으로도 호칭)를 작동시키는지 여부를 문의하며, 단말이 전원 어댑터의 회신 명령을 수신하여 전원 어댑터가 제1 충전 모드를 작동시키는 것에 동의함을 지시하는 경우, 급속 충전 과정이 작동된다.
특별히 설명해야 하는 바는, 상술한 도 6에 도시된 통신 단계 또는 동작은 단지 예시적인 것으로, 예컨대 단계 5가 수행된 후, 정전압 충전 단계를 더 포함할 수도 있다. 즉, 단계 5 중에서, 단말은 전원 어댑터를 향해 단말 배터리의 현재 전압을 피드백할 수 있으며, 단말 배터리의 전압이 끊임없이 상승함에 따라 상기 단말 배터리의 현재 전압이 정전압 충전 전압 문턱값에 도달한 경우, 충전은 정전압 충전 단계에 진입되고, 제어 유닛(107)은 상기 전압 기준값(즉, 정전압 충전 전압 문턱값)에 따라 PWM 신호의 듀티비를 조절하며, 전원 어댑터의 출력 전압이 단말 충전 전압 수요를 만족시키도록 한다. 즉, 전압으로 하여금 기본상 유지되어 정상 변화를 나타내게 하고, 정전압 충전 단계 중에서, 충전 전류는 점차적으로 감소되며, 전류가 어느 한 문턱값에까지 저감되면 충전이 정지되는데, 이때 배터리는 이미 충만되어 있다. 여기서, 정전압 충전이란, 제3 맥동 파형의 피크값 전압이 기본상 항상 고정된 상태를 유지한다는 것을 의미한다.
이해해야 할 바로는, 본 발명의 실시예에 있어서, 전원 어댑터의 출력 전압을 획득한다는 것은, 제3 맥동 파형의 피크값 전압 또는 전압평균치를 획득한다는 것을 의미하고, 전원 어댑터의 출력 전류를 획득한다는 것은, 제3 맥동 파형의 피크값 전류 또는 전류 평균치를 획득한다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 7A에 도시된 바와 같이, 전원 어댑터(1)는 직렬 연결된 제어 가능형 스위치(108)와 필터링 유닛(109)을 포함하되, 직렬 연결된 제어 가능형 스위치(108) 및 필터링 유닛(109)은 제2 정류 유닛(104)의 제1 출력단과 상호 연결된다. 여기서, 제어 유닛(107)은 충전 모드를 제2 충전 모드로 결정 시, 제어 가능형 스위치(108)를 켜도록 제어하고, 충전 모드를 제1 충전 모드로 결정하는 경우, 제어 가능형 스위치(108)를 끄도록 제어한다. 여기서, 제2 정류 유닛(104)의 출력단에는 일 그룹 또는 복수 그룹의 작은 커패시터가 추가로 병렬 연결되어 있으며, 노이즈 저감 효과의 달성은 물론, 서지(surge) 현상의 발생도 감소할 수 있다. 또는, 제2 정류 유닛(104)의 출력단에 LC 필터링 회로 또는 ð형 필터링 회로가 더 연결되어 있어 리플(ripple)파의 간섭을 필터링할 수 있다. 여기서, 도 7B에 도시된 바와 같이, 제2 정류 유닛(104)의 출력단에는 LC 필터링 회로가 연결되어 있다. 설명해야 하는 바는, LC 필터링 회로 또는 ð형 필터링 회로 중의 커패시터는 모드 작은 커패시터로서, 점유하는 공간이 매우 작다.
여기서, 필터링 유닛(109)은 필터링 커패시터를 포함하되, 상기 필터링 커패시터는 5V의 표준 충전을 지원할 수 있다. 즉, 제2 충전 모드에 대응되게, 제어 가능형 스위치(108)는 반도체 스위치 소자, 예컨대 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. 전원 어댑터가 제2 충전 모드(또는 표준 충전으로도 불리움)를 적용하여 단말 중의 배터리를 충전시키는 경우, 제어 유닛(107)은 제어 가능형 스위치(108)를 켜도록 제어하며, 필터링 유닛(109)을 회로에 접속시켜 제2 정류 유닛의 출력에 대한 필터링을 실현하는데, 이에 의해 전류 충전 기술을 더욱 우수하게 겸용할 수 있다. 즉, 직류 전기를 단말의 배터리에 인가하여 배터리에 대한 직류 충전을 실현한다. 예를 들어, 일반적인 경우에 있어서, 필터링 유닛은 병렬 연결된 전기분해 커패시터 및 일반 커패시터, 즉 5V 급속 충전을 지원하는 작은 커패시터(예컨대 고체 커패시터)를 포함한다. 전기분해 커패시터는 점유하는 부피가 비교적 크기 때문에, 전원 어댑터의 사이즈를 감소하기 위해서는, 전원 어댑터 내의 전기분해 커패시터를 제거하며 용량값이 비교적 작은 하나의 커패시터를 남겨 둘 수 있다. 제2 충전 모드 적용 시, 상기 작은 커패시터가 위치한 분기 회로를 켜도록 제어하여 전류에 대한 필터링을 수행함으로써 소전력 안정 출력을 실현하고, 배터리에 대해 직류 충전을 수행하며, 제1 충전 모드 적용 시, 작은 커패시터가 위치한 분기 회로를 끄며, 제2 정류 유닛(104)의 출력이 필터링을 거치지 않게 하고, 직접 맥동 파형의 전압/전류를 출력하며, 배터리에 인가하여 배터리에 대한 급속 충전을 실현한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어 유닛(107)은 충전 모드가 제1 충전 모드인 것이 결정된 경우, 단말의 상태 정보에 따라 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류 및/또는 충전 전압을 획득하고, 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류 및/또는 충전 전압에 따라 제어 신호, 예컨대 PWM 신호의 듀티비를 조절한다. 다시 말해서, 현재 충전 모드가 제1 충전 모드인 것으로 결정된 경우, 제어 유닛(107)은 획득된 단말의 상태 정보, 예컨대 배터리의 전압, 전기량, 온도, 단말의 운행 파라미터 및 단말 상에서 운행되는 응용 프로그램의 전기 소모 정보 등에 따라 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류 및/또는 충전 전압을 획득하며, 그다음 획득된 충전 전류 및/또는 충전 전압에 따라 제어 신호의 듀티비를 조절하여 전원 어댑터의 출력이 충전 수요를 만족시키도록 함으로써 배터리의 급속 충전을 실현한다.
여기서, 단말의 상태 정보는 배터리의 온도를 포함한다. 또한, 배터리의 온도가 제1 미리 설정 온도 문턱값보다 크거나, 배터리의 온도가 제2 미리 설정 온도 문턱값보다 작을 경우, 만약 현재 충전 모드가 제1 충전 모드이면, 제1 충전 모드를 제2 충전 모드로 전환하되, 제1 미리 설정 온도 문턱값은 제2 미리 설정 온도 문턱값보다 크다. 즉, 배터리의 온도가 지나치게 낮거나(예를 들어, 대응되게 제2 미리 설정 온도 문턱값보다 작음) 지나치게 높은(예를 들어, 대응되게 제1 미리 설정 온도 문턱값보다 큼) 경우, 모두 급속 충전을 수행하기 적합하지 않기 때문에, 제1 충전 모드를 제2 충전 모드로 전환해야 한다. 본 발명의 실시예에 있어서, 제1 미리 설정 온도 문턱값 및 제2 미리 설정 온도 문턱값은 실제 정황에 따라 설정하거나 제어 유닛(예를 들어, 전원 어댑터인 MCU)의 메모리에 기록할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제어 유닛(107)은 또한 배터리의 온도가 미리 설정된 고온 보호 문턱값보다 클 경우 스위치 유닛(102)을 턴오프되도록 제어한다. 즉, 배터리의 온도가 고온 보호 문턱값을 초과하는 경우, 제어 유닛(107)은 고온 보호 대안을 적용해야 하며, 스위치 유닛(102)을 제어하여 꺼짐 상태에 처하도록 함으로써 전원 어댑터로 하여금 배터리에 대한 충전을 정지하게 하고, 배터리에 대한 고온 보호를 실현하며, 충전 안전성을 향상시킨다. 상기 고온 보호 문턱값과 상기 제1 온도 문턱값은 서로 다를 수도 있고, 동일할 수도 있다. 바람직하게, 상기 고온 보호 문턱값은 상기 제1 온도 문턱값보다 크다.
본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 또한 상기 배터리의 온도를 획득하되, 상기 배터리의 온도가 미리 설정된 고온 보호 문턱값보다 클 경우, 상기 충전 제어 스위치를 제어하여 턴오프시킨다. 즉, 단말측을 통하여 충전 제어 스위치를 턴오프시켜 배터리의 충전 과정을 턴오프시키며, 충전 안정성을 확보한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어 유닛은 또한 상기 제1 충전 인터페이스의 온도를 획득하되, 상기 제1 충전 인터페이스의 온도가 미리 설정된 보호 온도보다 클 경우, 상기 스위치 유닛을 턴오프되도록 제어한다. 즉, 충전 인터페이스의 온도가 소정 온도를 초과하는 경우, 제어 유닛(107)도 고온 보호 대안을 수행해야 하는 바, 스위치 유닛(102)이 끄도록 제어하여 전원 어댑터로 하여금 배터리를 위한 충전을 정지하게 함으로써 충전 인터페이스에 대한 고온 보호를 실현하고, 충전의 안정성을 향상시킨다.
물론, 본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제어 유닛과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제1 충전 인터페이스의 온도가 획득되도록 하며, 상기 제1 충전 인터페이스의 온도가 미리 설정된 보호 온도보다 클 경우, 상기 충전 제어 스위치를 제어하여(도 13 및 도 14를 참조) 턴오프되도록 한다. 즉, 단말측을 통하여 충전 제어 스위치를 턴오프시키며, 배터리의 충전 과정을 턴오프시켜 충전 안전성을 확보한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 전원 어댑터(1)는 구동 유닛(110), 예컨대 MOSFET 구동기를 더 포함하며, 구동 유닛(110)은 스위치 유닛(102)과 제어 유닛(107) 사이에 연결되고, 구동 유닛(110)은 제어 신호에 따라 스위치 유닛(102)의 턴온 또는 턴오프를 구동한다. 물론, 설명해야 하는 바는, 본 발명의 다른 실시예 중에서, 구동 유닛(110)은 제어 유닛(107) 중에 집적될 수도 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 전원 어댑터(1)는 격리 유닛(111)을 더 포함하되, 격리 유닛(111)은 구동 유닛(110)과 제어 유닛(107) 사이에 연결되며, 전원 어댑터(1)의 1차측과 2차측 사이의 신호 격리(또는 변압기 103의 1차측 권선과 2차측 권선 사이의 신호 격리)를 실현한다. 여기서, 격리 유닛(111)은 광 커플링 격리 방식을 적용할 수도 있고, 기타 격리 방식을 적용할 수도 있다. 격리 유닛(111)을 설치함으로써 제어 유닛(107)은 전원 어댑터(1)의 2차측(또는 변압기 103의 2차측 권선측)에 설치될 수 있어 단말(2)과의 통신이 편리하고, 전원 어댑터(1)의 공간 설계로 하여금 더욱 간단하고 수월해지도록 할 수 있다.
물론, 이해해야 할 바로는, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제어 유닛(107)과 구동 유닛(110)은 모두 1차측에 설치될 수 있는데, 이때 제어 유닛(107)과 샘플링 유닛(106) 사이에 격리 유닛(111)을 설치하여 전원 어댑터(1)의 1차측과 2차측 사이의 신호 격리를 실현할 수 있다.
또한, 설명해야 하는 바는, 본 발명의 실시예에 있어서, 제어 유닛(107)은 2차측에 설치되고, 격리 유닛(111)을 설치해야 하며, 격리 유닛(111)은 또한 제어 유닛(107) 중에 집적될 수도 있다. 다시 말해서, 1차측에서 2차측으로 신호를 전달하거나 2차측에서 1차측으로 신호를 전달하는 경우, 통상적으로 격리 유닛을 설치하여 신호 격리를 수행해야 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 전원 어댑터(1)는 보조 권선 및 급전 유닛(112)을 더 포함하되, 보조 권선은 변조 후의 제1 맥동 파형의 전압에 따라 제4 맥동 파형의 전압을 생성하고, 급전 유닛(112)은 보조 권선과 상호 연결되며, 급전 유닛(112)(예컨대 필터링 전압 안정화 모듈, 전압 변환 모듈 등을 포함)은 직류 전기가 출력되도록 제4 맥동 파형의 전압을 전환시키고, 구동 유닛(110) 및/또는 제어 유닛(107) 각각에 대한 급전을 수행한다. 급전 유닛(112)은 필터링 소형 커패시터, 전압 안정화 칩 등 소자에 의해 구성되고, 제4 맥동 파형의 전압에 대한 처리, 전환을 실현하며, 3.3V 또는 5V 등 저전압 직류 전기를 출력한다.
다시 말해서, 구동 유닛(110)의 급전 전압은 급전 유닛(112)에 의해 제4 맥동 파형의 전압을 전환시켜 획득할 수 있으며, 제어 유닛(107)이 1차측에 설치되는 경우, 그 급전 전원은 또한 급전 유닛(112)에 의해 제4 맥동 파형의 전압을 전환시켜 획득할 수도 있다. 여기서, 도 9에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(107)이 1차측에 설치되는 경우, 급전 유닛(112)은 두갈래의 직류 전기 출력을 제공하여 구동 유닛(110) 및 제어 유닛(107) 각각을 위해 급전하며, 제어 유닛(107)과 샘플링 유닛(106) 사이에 광 커플링 격리 유닛(111)을 설치하여 전원 어댑터(1)의 1차측과 2차측 사이의 신호 격리를 실현한다.
제어 유닛(107)이 1차측에 설치되되 구동 유닛(110)이 집적되어 있는 경우, 급전 유닛(112)은 단독으로 제어 유닛(107)을 위해 급전한다. 제어 유닛(107)이 2차측에 설치되고 구동 유닛(110)은 1차측에 설치되는 경우, 급전 유닛(112)은 단독으로 구동 유닛(110)을 위해 급전하며, 제어 유닛(107)의 급전은 2차측에 의해 예컨대 하나의 급전 유닛을 통하여 제2 정류 유닛(104)이 출력한 제3 맥동 파형의 전압을 직류 전기 전원으로 전환함으로써 제어 유닛(107)에 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 제1 정류 유닛(101)의 출력단에는 또한 복수의 소형 커패시터가 병렬 연결되어 있는 바, 필터링 역할을 한다. 또는, 제1 정류 유닛(101)의 출력단에는 LC 필터링 회로가 연결되어 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 전원 어댑터(1)는 제1 전압 검출 유닛(113)을 더 포함하되, 제1 전압 검출 유닛(113)은 각각 보조 권선 및 제어 유닛(107)과 상호 연결되고, 제1 전압 검출 유닛(113)은 전압 검출값이 생성되도록 제4 맥동 파형의 전압을 검출한다. 여기서, 제어 유닛(107)은 또한 전압 검출값에 따라 제어 신호의 듀티비를 조절한다.
다시 말해서, 제어 유닛(107)은 제1 전압 검출 유닛(113)에 의해 검출된 보조 권선이 출력한 전압에 따라 제2 정류 유닛(104)에 의해 출력되는 전압을 반영하고, 그다음 전압 검출값에 따라 제어 신호의 듀티비를 조절하여 제2 정류 유닛(104)의 출력으로 하여금 배터리의 충전 수요에 매칭되게 한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 샘플링 유닛(106)은 제1 전류 샘플링 회로(1061) 및 제1 전압 샘플링 회로(1062)를 포함한다. 여기서, 제1 전류 샘플링 회로(1061)는 전류 샘플링 값이 획득되도록 제2 정류 유닛(104)에 의해 출력되는 전류를 샘플링하고, 제1 전압 샘플링 회로(1062)는 전압 샘플링 값이 획득되도록 제2 정류 유닛(104)에 의해 출력되는 전압을 샘플링한다.
선택 가능하게, 제1 전류 샘플링 회로(1061)는 제2 정류 유닛(104)에 연결된 제1 출력단의 저항(전류 검출 저항) 상의 전압을 샘플링함으로써 제2 정류 유닛(104)에 의해 출력되는 전류에 대한 샘플링을 수행한다. 제1 전압 샘플링 회로(1062)는 제2 정류 유닛(104)의 제1 출력단과 제2 출력단 사이의 전압을 샘플링함으로써 제2 정류 유닛(104)에 의해 출력되는 전압에 대한 샘플링을 수행한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 전압 샘플링 회로(1062)는 피크값 전압 샘플링 유지 유닛, 제로 크로싱 샘플링 유닛, 블리더(bleeder) 유닛 및 AD 샘플링 유닛을 포함한다. 피크값 전압 샘플링 유지 유닛은 제3 맥동 파형의 전압의 피크값 전압을 샘플링하고 유지하며, 제로 크로싱 샘플링 유닛은 제3 맥동 파형의 전압의 제로 크로싱 포인트를 샘플링하고, 블리더 유닛은 제로 크로싱 포인트에 위치 시, 피크값 전압 샘플링 유지 유닛을 블리딩(bleeding)하며, AD 샘플링 유닛은 피크값 전압 샘플링 유지 유닛 중의 피크값 전압을 샘플링함으로써 전압 샘플링 값이 획득되도록 한다.
제1 전압 샘플링 회로(1062) 중에서 피크값 전압 샘플링 유지 유닛, 제로 크로싱 샘플링 유닛, 블리더 유닛 및 AD 샘플링 유닛을 설치함으로써 제2 정류 유닛(104)에 의해 출력되는 전압에 대한 정밀한 샘플링의 구현이 가능하며, 전압 샘플링 값이 제1 맥동 파형의 전압과 동기화를 유지하도록 확보한다. 즉, 위상 동기화를 확보하며, 폭 값 변화 추세는 일치함을 유지한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 12에 도시된 바와 같이, 전원 어댑터(1)는 제2 전압 샘플링 회로(114)를 더 포함하되, 제2 전압 샘플링 회로(114)는 제1 맥동 파형의 전압을 샘플링하고, 제2 전압 샘플링 회로(114)는 제어 유닛(107)과 상호 연결된다. 여기서, 제2 전압 샘플링 회로(114)에 의해 샘플링된 전압값이 제1 미리 설정 전압값보다 클 경우, 제어 유닛(107)은 스위치 유닛(102)을 제어하여 제1 미리 설정 시간을 턴온함으로써 제1 맥동 파형 중의 서지 전압, 첨예성 피크 전압 등에 대한 방전 동작을 수행한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제2 전압 샘플링 회로(114)는 제1 정류 유닛(101)의 제1 출력단 및 제2 출력단에 연결될 수 있고, 제1 맥동 파형의 전압에 대한 샘플링을 실현하며, 제어 유닛(107)은 제2 전압 샘플링 회로(114)에 의해 샘플링된 전압값에 대해 판단을 수행하되, 만약 제2 전압 샘플링 회로(114)에 의해 샘플링된 전압값이 제1 미리 설정 전압값보다 크면, 전원 어댑터(1)가 번개 타격의 간섭을 받았다는 것을 설명하고, 서지 전압이 발생하며, 이때 서지 전압을 블리딩하여 충전의 안전성 및 신뢰성을 확보해야 하고, 제어 유닛(107)은 스위치 유닛(102)을 제어하여 소정 시간동안 턴온하며, 블리더 통로를 형성하고, 번개 타격에 의해 형성된 서지 전압을 블리딩하며, 번개 타격으로 인해 전원 어댑터가 단말을 위해 충전 시 간섭을 초래하는 것을 방지하고, 단말 충전 시의 안전성 및 신뢰성을 효율적으로 향상시킨다. 여기서, 제1 미리 설정 전압값은 실제 정황에 따라 표기하여 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 전원 어댑터(1)가 단말(2)의 배터리(202)를 위해 충전하는 과정에 있어서, 제어 유닛(107)은 또한 샘플링 유닛(106)에 의해 샘플링된 전압값이 제2 미리 설정 전압값보다 클 경우, 스위치 유닛(102)를 제어하여 턴오프시킨다. 즉, 제어 유닛(107)은 또한 샘플링 유닛(106)에 의해 샘플링된 전압값의 크기에 대한 판단을 수행하되, 만약 샘플링 유닛(106)에 의해 샘플링된 전압값이 제2 미리 설정 전압값보다 크다면, 전원 어댑터(1)에 의해 출력되는 전압이 너무 높다는 것을 설명하는데, 이때 제어 유닛(107)은 스위치 유닛(102)을 턴오프하도록 제어하여 전원 어댑터(1)로 하여금 단말(2)의 배터리(202)에 대한 충전을 정지하도록 한다. 즉, 제어 유닛(107)은 스위치 유닛(102)의 턴오프를 제어하여 전원 어댑터(1)의 과전압 보호를 실현하며, 충전 안전성을 확보한다.
물론, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러(204)는 상기 제어 유닛(107)과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 샘플링 유닛(106)에 의해 샘플링된 전압값(도 13 및 도 14)을 획득하고, 상기 샘플링 유닛(106)에 의해 샘플링된 전압값이 제2 미리 설정 전압값보다 클 경우, 상기 충전 제어 스위치(203)가 턴오프되도록 제어한다. 즉, 단말(2)측을 통하여 충전 제어 스위치(203)를 턴오프하고, 나아가 배터리(202)의 충전 과정을 턴오프하며, 충전 안전성을 확보한다.
또한, 제어 유닛(107)은 또한 샘플링 유닛(106)에 의해 샘플링된 전류값이 미리 설정 전류값보다 클 경우, 스위치 유닛(102)을 턴오프되도록 제어한다. 즉, 제어 유닛(107)은 또한 샘플링 유닛(106)에 의해 샘플링된 전류값의 크기를 판단하되, 만약 샘플링 유닛(106)에 의해 샘플링된 전류값이 미리 설정 전류값보다 크다면 전원 어댑터(1)에 의해 출력된 전류가 지나치게 크다는 것을 설명하는데, 이때 제어 유닛(107)은 스위치 유닛(102)을 턴오프되도록 제어하여 전원 어댑터(1)로 하여금 단말을 위한 충전을 정지하도록 한다. 즉, 제어 유닛(107)은 스위치 유닛(102)의 턴오프를 제어하여 전원 어댑터(1)의 과전류 보호를 실현하며, 충전 안전성을 확보한다.
마찬가지로, 상기 컨트롤러(204)는 상기 제어 유닛(107)과 양방향 통신을 수행함으로써 샘플링 유닛(106)에 의해 샘플링된 전류값을 획득하고(도 13 및 도 14), 상기 샘플링 유닛(106)에 의해 샘플링된 전류값이 미리 설정 전류값보다 클 경우, 상기 충전 제어 스위치(203)가 턴오프되도록 제어한다. 즉, 단말(2)측을 통하여 충전 제어 스위치(203)를 턴오프하고, 나아가 배터리(202)의 충전 과정을 턴오프하며, 충전 안전성을 확보한다.
여기서, 제2 사전 설정 전압값 및 사전 설정 전류값은 모두 실제 정황에 따라 설정되거나 제어 유닛[예컨대, 전원 어댑터(1)의 제어 유닛(107) 중, 예를 들면 제어 프로세서(MCU)]의 메모리에 기록될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 단말은 모바일 단말(예를 들어 핸드폰), 모바일 전원(예를 들어 모바일 충전 장치), 멀티 미디어 플레이어, 노트북, 웨어러블 기기 등일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 충전 시스템은, 전원 어댑터에 의해 출력되는 제3 맥동 파형의 전압을 제어하고, 전원 어댑터에 의해 출력되는 제3 맥동 파형의 전압을 직접 단말의 배터리에 인가함으로써 맥동하는 출력 전압/전류에 의해 직접 배터리에 대한 급속 충전을 수행할 수 있다. 여기서, 맥동되는 출력 전압/전류의 크기는 주기적으로 변환되는 것으로, 전통적인 정전압 및 정전류와 비교할 경우, 리튬 배터리의 리튬 석출 현상을 감소할 수 있고, 배터리의 사용 수명이 향상되며, 충전 인터페이스의 접촉 포인트의 아크 오름 확율 및 강도를 감소할 수 있고, 충전 인터페이스의 수명을 향상시키며, 배터리의 편극 효과 감소, 충전 효율 향상 및 배터리의 발열 감소에 유리하여 단말 충전 시의 안전성 및 신뢰성이 확보된다. 그리고, 전원 어댑터에 의해 출력되는 것은 맥동 파형의 전압이기에 전원 어댑터 중에서 전기분해 커패시터를 설치할 필요가 없으며, 전원 어댑터의 간소화, 소형화를 실현할 수 있을 뿐만아니라 원가를 대폭 절감할 수도 있다. 또한, 제1 전류 샘플링 회로의 두 가지 전류 샘플링 모드를 서로 전환하는 것을 통하여, 전류 검출 기능이 검출 정밀도와 동적 범위에서의 호환성을 확보할 수 있으며, 응용 범위를 확장한다.
또한, 본 발명의 실시예는 충전 시스템을 더 제공하고, 이는 단말, 상술한 전원 어댑터를 포함하며, 상기 전원 어댑터는 상기 단말을 충전하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 충전 시스템은, 상술한 전원 어댑터를 통하여 단말을 충전하고, 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 제1 커패시터 뱅크를 차폐하는 것을 통하여, 격렬하게 충방전되는 것을 방지하며, 온도 상승을 효율적으로 감소하여, 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 제1 커패시터 뱅크는 저전력의 제2 충전 모드를 지원하는데만 사용되므로, 매우 큰 용량값이 필요하지 않고, 커패시터의 수량과 부피를 감소하며, 전원 어댑터의 부피를 절약하고, 전력 밀도 및 제품 표현력을 향상시키며, 전원 어댑터의 소형화 설계에 유리하다.
본 발명의 실시예는 또한 전원 어댑터를 제공하되, 상기 전원 어댑터는 제1 정류 유닛, 스위치 유닛, 변압기, 제2 정류 유닛, 제1 충전 인터페이스, 제1 전류 샘플링 회로, 전환 스위치 유닛, 제어 유닛을 포함한다. 상기 제1 정류 유닛은 입력된 교류 전기에 대해 정류를 수행함으로써 제1 맥동 파형의 전압이 출력되도록 한다. 상기 스위치 유닛은 제어 신호에 따라 상기 제1 맥동 파형의 전압을 변조를 수행한다. 상기 변압기는 변조 후의 상기 제1 맥동 파형의 전압에 따라 제2 맥동 파형의 전압을 출력한다. 상기 제2 정류 유닛은 상기 제2 맥동 파형의 전압을 정류를 수행하여 제3 맥동 파형의 전압이 출력되도록 한다. 상기 제1 충전 인터페이스는 상기 제2 정류 유닛과 상호 연결되고, 상기 제1 충전 인터페이스는 단말의 제2 충전 인터페이스와 연결 시, 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 제3 맥동 파형의 전압을 상기 단말의 배터리에 인가하되, 상기 제2 충전 인터페이스는 상기 배터리와 상호 연결된다. 상기 제1 전류 샘플링 회로는 전류 샘플링 값이 획득되도록 상기 제2 정류 유닛에 의해 출력된 전류에 대해 샘플링하기 위한 것이고, 상기 제1 전류 샘플링 회로는 제1 전류 샘플링 모드과 제2 전류 샘플링 모드를 포함한다. 상기 전환 스위치 유닛은 상기 제1 전류 샘플링 회로를 제어하여 상기 제1 전류 샘플링 모드와 상기 제2 전류 샘플링 모드사이에서 전환하기 위한 것이다. 상기 제어 유닛은 상기 제1 전류 샘플링 회로, 상기 전환 스위치 유닛 및 상기 스위치 유닛과 각각 상호 연결되되, 상기 제어 유닛은 상기 제어 신호를 상기 스위치 유닛에 출력하며, 충전 모드에 따라 상기 전환 스위치 유닛을 제어하는 것을 통하여 상기 제1 전류 샘플링 회로를 제어하여 전류 샘플링 모드를 전환하고, 상기 전류 샘플링 값에 따라 상기 제어 신호의 듀티비를 조절하여 상기 제3 맥동 파형의 전압이 충전 수요를 만족시키도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전원 어댑터는, 제1 충전 인터페이스를 통하여 제3 맥동 파형의 전압을 출력하고, 단말의 제2 충전 인터페이스를 통하여 제3 맥동 파형의 전압을 직접 단말의 배터리에 인가함으로써 맥동되는 출력 전압/전류에 의해 직접 배터리에 대한 급속 충전을 수행할 수 있다. 여기서, 맥동되는 출력 전압/전류의 크기는 주기적으로 변화하는 바, 전통적인 정전압 및 정전류와 비교할 경우, 리튬 배터리의 리튬 석출 현상을 저감시킬 수 있고, 배터리의 사용 수명을 향상시키며, 아울러 충전 인터페이스의 접촉 포인트의 아크 오름 확율 및 강도를 감소시킬 수 있고, 충전 인터페이스의 수명이 향상되며, 배터리의 편극화 효과 감소, 충전 속도 향상 및 배터리 발열량 감소에 유리하고, 단말 충전 시의 안전성 및 신뢰성을 확보한다. 한편, 출력되는 것은 맥동 파형의 전압이기 때문에, 전기분해 커패시터를 설치할 필요가 없는 바, 전원 어댑터의 단순화, 소형화 실현이 가능할 뿐만아니라 원가 또한 대폭적으로 절감할 수 있다. 또한, 제1 전류 샘플링 회로의 두 가지 전류 샘플링 모드를 서로 전환하는 것을 통하여, 전류 검출 기능이 검출 정밀도와 동적 범위에서의 호환성을 확보할 수 있으며, 응용 범위를 확장한다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 단말을 위한 충전 방법의 흐름도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 단말을 위한 충전 방법은 하기 단계들을 포함한다.
S1: 전원 어댑터의 제1 충전 인터페이스와 단말의 제2 충전 인터페이스가 연결되는 경우, 입력된 전원 어댑터의 교류 전기에 대해 1차 정류를 수행함으로써 제1 맥동 파형의 전압이 출력되도록 한다.
즉, 전원 어댑터 중의 제1 정류 유닛을 통하여 입력된 교류 전기(즉 상용전기, 예컨대 220V, 50Hz 또는 60Hz)의 교류 상용전기에 대한 정류를 수행하며, 제1 맥동 파형의 전압(예컨대 100Hz 또는 120Hz)의 스팀 브레드 웨이브 전압을 출력한다.
S2: 스위치 유닛을 제어하여 제1 맥동 파형의 전압에 대한 변조하고, 변압기의 변환을 통하여 제2 맥동 파형의 전압을 출력한다.
여기서, 스위치 유닛은 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있고, 스팀 브레드 웨이브 전압에 대한 초퍼 웨이브 변조가 이루어지도록 MOS 트랜지스터에 대해 PWM 제어를 수행한다. 그다음, 변압기에 의해 변조 후의 제1 맥동 파형의 전압을 2차측에 커플링하며, 2차측 권선에 의해 제2 맥동 파형의 전압을 출력한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 고주파 변압기를 적용하여 변환을 수행할 수 있는데, 그러면 변압기의 부피는 매우 작을 수 있어 전원 어댑터의 대전력, 소형화 설계가 실현된다.
S3: 제3 맥동 파형의 전압이 출력되도록 제2 맥동 파형의 전압을 2차 정류하는데, 여기서, 제2 충전 인터페이스를 통하여 제3 맥동 파형의 전압을 단말의 배터리에 인가할 수 있으며, 단말 배터리에 대한 충전을 실현한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 정류 유닛을 통하여 제2 맥동 파형의 전압에 대한 2차 정류를 수행하되, 제2 정류 유닛은 다이오드 또는 MOS 트랜지스터로 구성될 수 있어, 2차측 동기화 정류가 구현됨으로써 변조 후의 제1 맥동 파형과 제3 맥동 파형은 동기화를 유지한다.
S4: 전류 샘플링 값이 획득되도록 제1 전류 샘플링 회로를 통하여 2차 정류 후의전류에 대해 샘플링하되, 여기서, 제1 전류 샘플링 회로는 제1 전류 샘플링 모드과 제2 전류 샘플링 모드를 포함한다.
S5: 충전 모드에 따라 제1 전류 샘플링 회로를 제어하여 전류 샘플링 모드를 전환하고, 전류 샘플링 값에 따라 제어 신호의 듀티비를 조절함으로써 제3 맥동 파형의 전압이 충전 수요를 만족시키도록 한다.
또한, 본발명의 실시예에 따르면, 상기 전류 샘플링 값에 따라 상기 제어 신호의 주파수를 조절한다.
한편, 전압 샘플링 값이 획득되도록 2차 정류 후의 전압을 샘플링할 수도 있고, 전압 샘플링 값 및/또는 전류 샘플링 값에 따라 제어 스위치 유닛의 제어 신호의 듀티비를 조절함으로써 제3 맥동 파형의 전압이 충전 수요를 만족시키도록 한다.
설명해야 하는 바는, 제3 맥동 파형의 전압이 충전 수요를 만족시킨다는 것은, 제3 맥동 파형의 전압 및 전류가 배터리 충전 시의 충전 전압 및 충전 전류를 만족시켜야 한다는 것이다. 다시 말해서, 샘플링해낸 전원 어댑터에 의해 출력된 전압 및/또는 전류에 따라 제어 신호, 예컨대 PWM 신호의 듀티비를 조절하고, 전원 어댑터의 출력을 실시간적으로 조정하며, 폐환 조절 제어를 실현함으로써 제3 맥동 파형의 전압이 단말의 충전 수요를 만족시키도록 하고, 배터리가 안전하고도 신뢰성있게 충전되도록 확보하며, 구체적으로는 PWM 신호의 듀티비를 통하여 배터리에 출력되는 충전 전압을 조절하는 파형은 도 3에 도시된 바와 같고, PWM 신호의 듀티비를 통하여 배터리에 출력되는 충전 전류를 조절하는 파형은 도 4A에 도시된 바와 같다.
따라서, 본 발명의 실시예에 있어서, 스위치 유닛에 대한 제어를 통하여 풀 브리지 정류 후의 제1 맥동 파형의 전압, 즉 스팀 브레드 웨이브 전압을 PWM 초퍼 웨이브 변조하고, 고주파 변압기에 전송하며, 고주파 변압기를 통하여 1차측권선으로부터 2차측권선에 커플링된 다음, 동기화 정류를 거친 후 스팀 브레드 웨이브 전압/전류로 환원되며, 사다리꼴 웨이브 전압/전류로 변조할 수도 있고, 직접 단말의 배터리에 전송되어 배터리 급속 충전을 실현한다. 여기서, 스팀 브레드 웨이브/사다리꼴 웨이브의 전압 폭 값은 PWM 신호의 듀티비를 통하여 조절되며, 전원 어댑터의 출력으로 하여금 배터리의 충전 수요를 만족시키도록 한다. 이에 의해, 전원 어댑터 중의 1차측, 2차측의 전기분해 커패시터를 제거할 수 있으며, 스팀 브레드 웨이브/사다리꼴 웨이브 전압을 통하여 직접 배터리를 충전함으로써 전원 어댑터의 부피를 감소할 수 있고, 전원 어댑터의 소형화가 실현되며, 원가를 대폭적으로 저감시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 충전 인터페이스에서의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위해 충전하도록 결정할 경우, 상기 제1 전류 샘플링 회로가 제1 전류 샘플링 모드에 있도록 제어하고, 상기 제1 충전 인터페이스에서의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제2 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위해 충전하도록 결정할 경우, 상기 제1 전류 샘플링 회로가 제2 전류 샘플링 모드에 있도록 제어한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압 샘플링 값 및/또는 전류 샘플링 값에 따라 제어 신호의 주파수를 조절한다. 즉, 제어 가능하게 스위치 유닛에 출력되는 PWM 신호는 소정 시간동안 지속적으로 출력된 후 다시 출력이 정지되고, 소정 시간동안 정지된 후 재차 PWM 신호의 출력을 작동하며, 이에 의해 배터리에 인가되는 전압으로 하여금 끊김과 이어짐을 반복하게 하고, 배터리의 비연속적인 충전을 실현함으로써 배터리의 연속 충전 시 발열이 엄중하여 초래되는 안전성 우려를 회피할 수 있으며, 배터리 충전의 신뢰성 및 안전성을 향상시킨다. 여기서, 스위치 유닛에 출력되는 제어 신호는 도 5에 도시된 바와 같다.
나아가, 상술한 단말을 위한 충전 방법은, 제1 충전 인터페이스를 통하여 단말과 통신을 수행함으로써 단말의 상태 정보가 획득되도록 하여, 단말의 상태 정보, 전압 샘플링 값 및/또는 전류 샘플링 값에 따라 제어 신호의 듀티비를 조절한다.
다시 말해서, 제2 충전 인터페이스와 제1 충전 인터페이스가 연결되는 경우, 전원 어댑터와 단말 사이는 서로 통신 문의 명령을 송신할 수 있으며, 상응한 응답 명령을 수신한 후, 전원 어댑터와 단말 사이에서 통신 연결을 구축할 수 있는데, 그러면 단말의 상태 정보가 획득될 수 있어 단말과 충전 모드 및 충전 파라미터(예컨대 충전 전류, 충전 전압)에 대해 협의하며, 충전 과정을 제어하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 변압기의 변환을 통하여 제4 맥동 파형의 전압이 생성되도록 하고, 전압 검출값이 생성되도록 제4 맥동 파형의 전압을 검출함으로써 전압 검출값에 따라 제어 신호의 듀티비를 조절한다.
구체적으로, 변압기 중에는 보조 권선이 더 설치될 수 있고, 보조 권선은 변조 후의 제1 맥동 파형의 전압에 따라 제4 맥동 파형의 전압을 생성할 수 있다. 이에 의해, 제4 맥동 파형의 전압에 대한 검출을 통하여 전원 어댑터의 출력 전압을 반영할 수 있어 전압 검출값에 따라 제어 신호의 듀티비가 조절되며, 전원 어댑터의 출력으로 하여금 배터리의 충전 수요에 매칭되게 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 전압 샘플링 값이 획득되도록 2차 정류 후의 전압을 샘플링하는 단계는 상기 2차 정류 후의 전압의 피크값 전압을 샘플링하고 유지하며, 상기 2차 정류 후의 전압의 제로 크로싱 포인트를 샘플링하는 단계, 상기 제로 크로싱 포인트에 위치 시, 상기 피크값 전압을 샘플링하고 유지하는 피크값 전압 샘플링 유지 유닛에 대한 블리딩을 수행하는 단계, 상기 피크값 전압 샘플링 유지 유닛 중의 피크값 전압을 샘플링하여 상기 전압 샘플링 값이 획득되도록 하는 단계를 포함한다. 이에 의해, 전원 어댑터에 의해 출력되는 전압을 정밀하게 샘플링할 수 있으며, 전압 샘플링 값이 제1 맥동 파형의 전압과 동기화를 유지하도록 확보하게 된다. 즉, 위상 및 폭 값의 변화 추세는 일치함을 유지한다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상술한 단말을 위한 충전 방법은, 상기 제1 맥동 파형의 전압을 샘플링하되, 샘플링해낸 전압값이 제1 미리 설정 전압값보다 클 경우, 상기 스위치 유닛을 제어하여 제1 미리 설정 시간을 턴온시켜 제1 맥동 파형 중의 서지 전압에 대한 방전 동작을 수행한다.
제1 맥동 파형의 전압에 대한 샘플링을 수행하고, 그다음 샘플링해낸 전압값에 대해 판단을 진행하되, 만약 샘플링해낸 전압값이 제1 미리 설정 전압값보다 크다면, 전원 어댑터가 번개 타격 간섭을 받음을 설명하고, 서지 전압이 발생하는데, 이때는 서지 전압을 블리딩해버려야 하며, 이에 의해 충전의 안전성 및 신뢰성이 확보되고, 스위치 유닛을 제어하여 소정 시간동안 턴온해야 하며, 블리더 통로를 형성하고, 번개 타격에 의해 형성된 서지 전압을 블리딩하며, 번개 타격으로 인해 전원 어댑터가 단말을 위한 충전 시 간섭이 초래되는 것을 방지하고, 단말 충전 시의 안전성 및 신뢰성을 효율적으로 향상시킨다. 여기서, 제1 미리 설정 전압값은 실제 정황에 따라 표기 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 충전 인터페이스를 통하여 단말과 통신을 수행함으로써 충전 모드가 결정되도록 하고, 충전 모드가 제1 충전 모드인 것으로 결정되는 경우, 단말의 상태 정보에 따라 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류 및/또는 충전 전압을 획득함으로써 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류 및/또는 충전 전압에 따라 제어 신호의 듀티비를 조절한다. 여기서, 충전 모드는 제1 충전 모드 및 제2 충전 모드를 포함한다.
다시 말해서, 현재 충전 모드가 제1 충전 모드인 것으로 결정된 경우, 획득된 단말의 상태 정보, 예컨대 배터리의 전압, 전기량, 온도, 단말의 운행 파라미터, 및 단말 상에서 운행되는 응용 프로그램의 전기 소모 정보 등에 따라 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류 및/또는 충전 전압을 획득하고, 그다음 획득된 충전 전류 및/또는 충전 전압에 따라 제어 신호의 듀티비를 조절함으로써 전원 어댑터의 출력으로 하여금 충전 수요를 만족시키도록 하며, 배터리의 급속 충전을 실현한다.
여기서, 단말의 상태 정보는 배터리의 온도를 포함한다. 또한, 상기 배터리의 온도가 제1 미리 설정 온도 문턱값보다 크거나, 상기 배터리의 온도가 제2 미리 설정 온도 문턱값보다 작을 경우, 만약 현재 충전 모드가 제1 충전 모드이면, 제1 충전 모드를 제2 충전 모드로 전환시키되, 상기 제1 미리 설정 온도 문턱값은 상기 제2 미리 설정 온도 문턱값보다 크다. 즉, 배터리의 온도가 지나치게 낮은 경우(예컨대, 대응되게 제2 미리 설정 온도 문턱값보다 작음) 또는 지나치게 높은 경우(예컨대, 대응되게 제1 미리 설정 온도 문턱값보다 큼)에, 모두 급속 충전을 수행하기 적합하지 않기에, 제1 충전 모드를 제2 충전 모드로 전환해야 한다. 본 발명의 실시예에 있어서, 제1 미리 설정 온도 문턱값 및 제2 미리 설정 온도 문턱값은 실제 정황에 따라 표기 결정된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배터리의 온도가 미리 설정된 고온 보호 문턱값보다 클 경우, 상기 스위치 유닛을 턴오프되도록 제어한다. 즉, 배터리의 온도가 고온 보호 문턱값을 초과하는 경우, 고온 보호 대안을 적용해야 하며, 스위치 유닛이 끄도록 제어함으로써 전원 어댑터로 하여금 배터리를 위한 충전을 정지하도록 하고, 배터리에 대한 고온 보호를 실현하며, 충전의 안전성을 향상시킨다. 상기 고온 보호 문턱값과 상기 제1 온도문턱값은 서로 다를 수도 있고, 동일할 수도 있다. 바람직하게, 상기 고온 보호 문턱값은 상기 제1 온도문턱값보다 크다.
본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 상기 단말은 또한 상기 배터리의 온도를 획득하고, 상기 배터리의 온도가 미리 설정된 고온 보호 문턱값보다 클 경우, 상기 배터리를 제어하여 충전을 정지시킨다. 즉, 단말측을 통하여 충전 제어 스위치를 턴오프함으로써 배터리의 충전 과정을 턴오프하며, 충전의 안전성을 확보한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 단말을 위한 충전 방법은, 상기 제1 충전 인터페이스의 온도를 획득하되, 상기 제1 충전 인터페이스의 온도가 미리 설정된 보호 온도보다 클 경우에 상기 스위치 유닛을 턴오프되도록 제어하는 단계를 더 포함한다. 즉, 충전 인터페이스의 온도가 소정 온도를 초과하는 경우, 제어 유닛도 고온 보호 대안을 수행할 필요가 있으며, 스위치 유닛이 끄도록 제어하여 전원 어댑터로 하여금 배터리를 위한 충전을 정지하게 하고, 충전 인터페이스에 대한 고온 보호를 실현하며, 충전의 안전성을 향상시킨다.
물론, 본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 상기 단말은 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제1 충전 인터페이스의 온도가 획득되게 하며, 상기 제1 충전 인터페이스의 온도가 미리 설정된 보호 온도보다 클 경우, 상기 배터리를 제어하여 충전을 정지시킨다. 즉, 단말측을 통하여 충전 제어 스위치를 턴오프시켜 배터리의 충전 과정을 턴오프시키고, 충전 안전성을 확보한다.
또한, 전원 어댑터가 단말을 위해 충전하는 과정에 있어서, 전압 샘플링 값이 제2 미리 설정 전압값보다 클 경우, 스위치 유닛을 턴오프되도록 제어한다. 즉, 전원 어댑터는 단말을 위해 충전하는 과정에 있어서, 또한 전압 샘플링 값의 크기에 대한 판단을 수행하되, 만약 전압 샘플링 값이 제2 미리 설정 전압값보다 크면, 전원 어댑터에 의해 출력되는 전압이 지나치게 높다는 것을 의미하는데, 이때 스위치 유닛을 턴오프되도록 제어하여 전원 어댑터로 하여금 단말을 위한 충전을 정지하게 한다. 즉, 스위치 유닛의 턴오프를 제어하여 전원 어댑터의 과전압 보호를 실현하며, 충전 안전성을 확보한다.
물론, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 단말은 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전압 샘플링 값이 획득되도록 하되, 상기 전압 샘플링 값이 제2 미리 설정 전압값보다 클 경우, 상기 배터리를 제어하여 충전을 정지한다. 즉, 단말측을 통하여 충전 제어 스위치를 턴오프하여 배터리의 충전 과정을 턴오프하며, 충전의 안전성을 확보한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 전원 어댑터가 단말을 위해 충전하는 과정에 있어서, 상기 전류 샘플링 값이 미리 설정 전류값보다 클 경우, 상기 스위치 유닛을 턴오프되도록 제어한다. 즉, 전원 어댑터가 단말을 위해 충전하는 과정에 있어서, 전류 샘플링 값의 크기에 대해서도 판단하는데, 만약 전류 샘플링 값이 미리 설정 전류값보다 크다면, 전원 어댑터에 의해 출력되는 전류가 지나치게 크다는 것을 의미하는데, 이때 스위치 유닛을 턴오프되도록 제어함으로써 전원 어댑터로 하여금 단말을 위한 충전을 정지하도록 한다. 즉, 스위치 유닛의 턴오프를 제어하여 전원 어댑터의 과전류 보호를 실현하며, 충전 안전성을 확보한다.
마찬가지로, 상기 단말은 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행하여 상기 전류 샘플링 값이 획득되도록 하되, 상기 전류 샘플링 값이 미리 설정 전류값보다 클 경우, 상기 배터리를 제어하여 충전을 정지한다. 즉, 단말측을 통하여 충전 제어 스위치를 턴오프하여 배터리의 충전 과정을 턴오프시키며, 충전 안전성을 확보한다.
여기서, 제2 미리 설정 전압값 및 미리 설정 전류값은 모두 실제 정황에 따라 표기 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 단말의 상태 정보는 상기 배터리의 전기량, 상기 배터리의 온도, 상기 단말의 전압/전류, 상기 단말의 인터페이스 정보, 상기 단말의 통로 저항의 정보 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 전원 어댑터와 단말은 USB 인터페이스를 통하여 상호 연결될 수 있으며, 상기 USB 인터페이스는 일반적인 USB 인터페이스일 수도 있고, 마이크로(micro) USB 인터페이스일 수도 있다. USB 인터페이스의 데이터선 즉 제1 충전 인터페이스의 데이터선은 상기 전원 어댑터와 상기 단말 사이의 양방향 통신을 위해 이용되고, 상기 데이터선은 USB 인터페이스의 D+ 라인 및/또는 D- 라인일 수 있으며, 소위의 양방향 통신이란 전원 어댑터와 단말 양방이 정보 상호 작용을 수행함을 의미할 수 있다.
여기서, 상기 전원 어댑터는 상기 USB 인터페이스의 데이터선을 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행할 것을 결정한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터는 상기 제1 충전 인터페이스를 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위해 충전 시, 상기 전원 어댑터는 상기 단말을 향해 제1 명령을 송신하되, 상기 제1 명령은 상기 단말이 상기 제1 충전 모드를 작동시키는지 여부를 문의하고, 상기 전원 어댑터는 상기 단말로부터 상기 제1 명령의 회신 명령을 수신하되, 상기 제1 명령의 회신 명령은 상기 단말이 상기 제1 충전 모드를 작동하는 것에 동의하도록 지시한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터가 상기 단말을 향해 상기 제1 명령을 송신하기 전에, 상기 전원 어댑터와 상기 단말 사이는 상기 제2 충전 모드를 통하여 충전이 이루어지고, 상기 제2 충전 모드의 충전 시간 길이가 미리 설정 문턱값보다 크다는 것이 결정된 후, 상기 전원 어댑터는 상기 단말을 향해 상기 제1 명령을 송신한다.
이해해야 할 바로는, 전원 어댑터에 의해 상기 제2 충전 모드의 충전 시간 길이가 미리 설정 문턱값보다 크다는 것이 결정된 후, 전원 어댑터는 단말이 이미 자신이 전원 어댑터라는 것을 인식하였다고 인정하고, 급속 충전 문의 통신을 작동시킬 수 있다.
또한, 선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 스위치 유닛을 제어하여 상기 전원 어댑터를 제어함으로써 충전 전류를 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류에 도달하도록 조정하며, 상기 전원 어댑터는 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류로 상기 단말을 위한 충전을 수행하기 전에, 상기 제1 충전 인터페이스를 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행하여 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전압이 결정되게 하고, 상기 전원 어댑터를 제어하여 충전 전압을 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전압에 도달하도록 조정한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 제1 충전 인터페이스를 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행하여 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전압이 결정되도록 하는 단계는 하기 단계들을 포함한다. 상기 전원 어댑터가 상기 단말을 향해 제2 명령을 송신하되, 상기 제2 명령은 상기 전원 어댑터의 현재 출력 전압을 상기 제1 충전 모드의 충전 전압으로 취급되기 적합한지 여부를 문의하는 단계, 상기 전원 어댑터가 상기 단말에 의해 송신된 상기 제2 명령의 회신 명령을 수신하되, 상기 제2 명령의 회신 명령은 상기 전원 어댑터의 현재 출력 전압이 적절한지, 높은 편인지 또는 낮은 편인지를 지시하는 단계, 상기 전원 어댑터가 상기 제2 명령의 회신 명령에 따라 상기 제1 충전 모드의 충전 전압을 결정하는 단계이다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터를 제어하여 충전 전류를 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류에 도달하도록 조정하기 전에, 또한 상기 제1 충전 인터페이스를 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류가 결정되도록 한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 제1 충전 인터페이스를 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행하여 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류가 결정되도록 하는 단계는 하기 단계들을 포함한다. 상기 전원 어댑터가 상기 단말을 향해 제3 명령을 송신하되, 상기 제3 명령은 상기 단말이 현재 지원하는 최대 충전 전류를 문의하는 단계, 상기 전원 어댑터는 상기 단말에 의해 송신되는 상기 제3 명령의 회신 명령을 수신하되, 상기 제3 명령의 회신 명령은 상기 단말이 현재 지원하는 최대 충전 전류를 지시하는 단계, 상기 전원 어댑터가 상기 제3 명령의 회신 명령에 따라 상기 제1 충전 모드의 충전 전류를 결정하는 단계이다.
전원 어댑터는 직접적으로 상술한 최대 충전 전류를 제1 충전 모드의 충전 전류로 결정할 수도 있고, 또는 충전 전류를 상기 최대 충전 전류보다 작은 어느 한 전류값으로 설치할 수도 있다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행하는 과정에 있어서, 또한 상기 제1 충전 인터페이스를 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 스위치 유닛에 대한 제어를 통하여 상기 전원 어댑터가 배터리에 출력하는 충전 전류를 끊임없이 조정한다.
여기서, 전원 어댑터는 단말의 현재 상태 정보를 끊임없이 문의하여 충전 전류를 끊임없이 조정할 수 있다. 예를 들면, 단말의 배터리 전압, 배터리 전기량 등을 문의한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 제1 충전 인터페이스를 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행함으로써 상기 스위치 유닛에 대한 제어를 통하여 상기 전원 어댑터가 배터리에 출력하는 충전 전류를 끊임 없이 조정하는 단계는, 상기 전원 어댑터가 상기 단말을 향해 제4 명령을 송신하되, 상기 제4 명령은 상기 단말 내의 배터리의 현재 전압을 문의하는 단계, 상기 전원 어댑터는 상기 단말에 의해 송신된 상기 제4 명령의 회신 명령을 수신하되, 상기 제4 명령의 회신 명령은 상기 단말 내의 배터리의 현재 전압을 지시하는 단계, 상기 배터리의 현재 전압에 따라 상기 스위치 유닛을 제어함으로써 상기 충전 전류가 조정되도록 하는 단계,를 포함한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 배터리의 현재 전압에 따라 상기 스위치 유닛에 대한 제어를 통하여 상기 충전 전류가 조정되도록 하는 단계는, 상기 배터리의 현재 전압, 미리 설정된 배터리 전압값 및 충전 전류값의 대응 관계에 따라 상기 스위치 유닛을 제어하여 상기 전원 어댑터에서 배터리로 출력하는 충전 전류를 상기 배터리의 현재 전압에 대응되는 충전 전류값에 도달하도록 조정하는 단계를 포함한다 .
구체적으로, 전원 어댑터는 배터리 전압값과 충전 전류값의 대응 관계를 미리에 저장할 수 있다.
또한, 선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터는 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행하는 과정에 있어서, 상기 제1 충전 인터페이스를 통하여 상기 단말과 양방향 통신을 수행하여 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재하는지 여부를 결정하는데, 여기서, 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재한다는 것이 결정된 경우, 상기 전원 어댑터를 제어하여 상기 제1 충전 모드로를 종료시킨다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재하는지 여부를 결정하기 전에, 상기 전원 어댑터는 상기 단말로부터 상기 단말의 통로 저항을 지시하기 위한 정보를 수신하되, 상기 전원 어댑터는 상기 단말을 향해 제4 명령을 송신하며, 상기 제4 명령은 상기 단말 내의 배터리의 전압을 문의하고, 상기 전원 어댑터는 상기 단말이 송신한 상기 제4 명령의 회신 명령을 수신하되, 상기 제4 명령의 회신 명령은 상기 단말 내의 배터리의 전압을 지시하며, 상기 전원 어댑터의 출력 전압 및 상기 배터리의 전압에 따라 상기 전원 어댑터로부터 상기 배터리에 이르는 통로 저항을 결정하고, 상기 전원 어댑터로부터 상기 배터리에 이르는 통로 저항, 상기 단말의 통로 저항, 및 상기 전원 어댑터와 상기 단말 사이의 충전 라인 선로의 통로 저항에 따라 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재하는지 여부를 결정한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터를 제어하여 상기 제1 충전 모드를 종료시키기 전에, 또한 상기 단말을 향해 제5 명령을 송신하되, 상기 제5 명령은 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이의 접촉 불량을 지시한다.
전원 어댑터는 제5 명령을 송신한 다음, 제1 충전 모드로부터 탈출하거나 리셋될 수 있다.
이상, 전원 어댑터의 각도로부터 본 발명의 실시예에 따른 급속 충전 과정을 상세하게 기재하였는데, 이하 단말의 각도로부터 본 발명의 실시예에 따른 급속 충전 과정을 설명한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 단말은 제2 충전 모드 및 제1 충전 모드를 지원하되, 상기 제1 충전 모드의 충전 전류는 상기 제2 충전 모드의 충전 전류보다 크고, 상기 단말은 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행하도록 할 수 있다. 여기서, 상기 전원 어댑터는 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류에 따라 출력을 수행하여 상기 단말 내의 배터리를 충전시킨다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 단말은 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 충전시킬 것을 결정하도록 하는 단계는, 상기 단말이 상기 전원 어댑터에 의해 송신된 제1 명령을 수신하되, 상기 제1 명령은 상기 단말이 상기 제1 충전 모드를 작동시킬지 여부를 문의하는 단계, 상기 단말이 상기 전원 어댑터를 향해 상기 제1 명령의 회신 명령을 송신하되, 상기 제1 명령의 회신 명령은 상기 단말이 상기 제1 충전 모드를 작동시키는 것에 동의하도록 지시하는 단계,를 포함할 수 있다. .
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 단말이 상기 전원 어댑터에 의해 송신된 제1 명령을 수신하기 전에, 상기 단말과 상기 전원 어댑터 사이에서 상기 제2 충전 모드를 통하여 충전이 이루어지며, 상기 전원 어댑터는 상기 제2 충전 모드의 충전 시간 길이가 미리 설정 문턱값보다 크다는 것이 결정된 후, 상기 단말에 의해 상기 전원 어댑터가 송신한 상기 제1 명령을 수신한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터는 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류에 따라 출력을 수행하여 상기 단말 내의 배터리를 위해 충전하기 전에, 상기 단말은 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전압을 결정하도록 한다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 단말이 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전압을 편리하게 결정하도록 하는 단계는, 상기 단말은 상기 전원 어댑터에 의해 송신된 제2 명령을 수신하되, 상기 제2 명령은 상기 전원 어댑터의 현재 출력 전압을 상기 제1 충전 모드의 충전 전압으로 취급되기 적합한지 여부를 문의하는 단계, 상기 단말은 상기 전원 어댑터를 향해 상기 제2 명령의 회신 명령을 송신하되, 상기 제2 명령의 회신 명령은 상기 전원 어댑터의 현재 출력 전압의 적절함, 높은 편임 또는 낮은 편임을 지시하는 단계,를 포함한다. .
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 단말이 상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류를 수신하여 상기 단말 내의 배터리를 위해 충전하기 전에, 상기 단말은 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류를 편리하게 결정하도록 한다.
여기서, 상기 단말이 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류를 결정하도록 하는 단계는, 상기 단말은 상기 전원 어댑터가 송신한 제3 명령을 수신하되, 상기 제3 명령은 상기 단말이 현재 지원하는 최대 충전 전류를 문의하는 단계, 상기 단말은 상기 전원 어댑터를 향해 상기 제3 명령의 회신 명령을 수신하되, 상기 제3 명령의 회신 명령은 상기 단말이 현재 지원하는 최대 충전 전류를 지시함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 최대 충전 전류에 따라 상기 제1 충전 모드에 대응되는 충전 전류를 편리하게 결정하도록 하는 단계,를 포함한다. .
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행하는 과정에 있어서, 상기 단말은 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 전원 어댑터에서 배터리로 출력하는 충전 전류를 끊임없이 조정하도록 한다.
여기서, 상기 단말이 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행하여 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 전원 어댑터에서 배터리로 출력하는 충전 전류를 끊임 없이 조정하도록 하는 단계는, 상기 단말이 상기 전원 어댑터에 의해 송신된 제4 명령을 수신하되, 상기 제4 명령은 상기 단말 내의 배터리의 현재 전압을 문의하는 단계, 상기 단말은 상기 전원 어댑터를 향해 상기 제4 명령의 회신 명령을 송신하되, 상기 제4 명령의 회신 명령은 상기 단말 내의 배터리의 현재 전압을 지시함으로써 상기 배터리의 현재 전압에 따라 상기 전원 어댑터에서 배터리로 출력되는 충전 전류를 끊임 없이 조정하도록 마련하는 단계,를 포함한다. .
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드를 사용하여 상기 단말을 위한 충전을 수행하는 과정에 있어서, 상기 단말은 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재하는지 여부를 결정하도록 한다.
여기서, 단말은 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 전원 어댑터와 양방향 통신을 수행하여 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재하는지 여부를 결정하도록 하는 단계는, 상기 단말은 상기 전원 어댑터에 의해 송신된 제4 명령을 수신하되, 상기 제4 명령은 상기 단말 내의 배터리의 현재 전압을 문의하는 단계, 상기 단말은 상기 전원 어댑터를 향해 상기 제4 명령의 회신 명령을 송신하되, 상기 제4 명령의 회신 명령은 상기 단말 내의 배터리의 현재 전압을 지시함으로써 상기 전원 어댑터로 하여금 상기 전원 어댑터의 출력 전압 및 상기 배터리의 현재 전압에 따라 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이에 접촉 불량이 존재하는지 여부를 결정하도록 하는 단계,를 포함한다. .
선택 가능하게, 일 실시예로서, 상기 단말은 또한 상기 전원 어댑터에 의해 송신된 제5 명령을 수신하되, 상기 제5 명령은 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 제2 충전 인터페이스 사이의 접촉 불량을 지시한다.
제1 충전 모드를 작동 및 사용하기 위하여, 전원 어댑터는 단말과 급속 충전 통신 단계를 수행할 수 있으며, 한번 또는 여러번의 핸드 셰이크 프로토콜을 통하여 배터리의 급속 충전을 실현한다. 구체적으로, 도 6을 참조하면 본 발명의 실시예에 기재된 급속 충전 통신 단계 및 급속 충전 과정에 포함된 각각의 단계들을 이해할 수 있을 것이다. 도 6에 도시된 통신 단계 또는 동작은 단지 예시적인 것으로, 본 발명의 실시예는 기타 동작 또는 도 6 중의 다양한 동작의 변형을 수행할 수도 있다. 한편, 도 6 중의 각각의 단계는 도 6에 도시된 순서와 상이한 순서에 따라 수행될 수 있으며, 도 6 중의 전부 단계를 모두 수행하지는 않아도 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 단말을 위한 충전 방법은, 전원 어댑터를 제어하여 충전 수요를 만족시키는 제3 맥동 파형의 전압을 출력하고, 전원 어댑터에 의해 출력되는 제3 맥동 파형의 전압을 직접 단말의 배터리에 인가함으로써 맥동되는 출력 전압/전류에 의해 직접 배터리에 대한 급속 충전을 수행할 수 있다. 여기서, 맥동되는 출력 전압/전류의 크기는 주기적으로 변화하는 바, 전통적인 정전압 및 정전류와 비교할 경우, 리튬 배터리의 리튬 석출 현상을 저감시킬 수 있고, 배터리의 사용 수명을 향상시키며, 아울러 충전 인터페이스의 접촉 포인트의 아크 오름 확율 및 강도를 감소시킬 수 있고, 충전 인터페이스의 수명이 향상되며, 배터리의 편극화 효과 감소, 충전 속도 향상 및 배터리 발열량 감소에 유리하고, 단말 충전 시의 안전성 및 신뢰성을 확보한다. 한편, 전원 어댑터에 의해 출력되는 것은 맥동 파형의 전압이기 때문에, 전원 어댑터 중에서 전기분해 커패시터를 설치할 필요가 없는 바, 전원 어댑터의 단순화, 소형화 실현이 가능할 뿐만아니라 원가 또한 대폭적으로 절감할 수 있고 또한, 제1 전류 샘플링 회로의 두 가지 전류 샘플링 모드를 서로 전환하는 것 을 통하여, 제2 정류 유닛이 출력한 전류를 검출함으로써, 전류 검출 기능이 검출 정밀도와 동적 범위에서의 호환성을 확보할 수 있으며, 응용 범위를 확장한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 단말을 위한 충전 방법을 더 제공하고, 전원 어댑터를 통하여 상기 단말을 충전하고, 상기 전원 어댑터의 2차측에 제1 커패시터 뱅크와 제2 커패시터 뱅크가 연결되어 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 당해 충전 방법은 하기의 단계를 포함한다.
S1601, 제1 맥동 파형의 전압이 출력되도록 입력된 교류 전기에 대해 1차 정류를 한다.
S1602, 전원 어댑터에서의 스위치 유닛을 제어하는 것을 통하여 제1 맥동 파형의 전압을 변조하고, 변압기의 변환을 통하여 제2 맥동 파형의 전압이 출력되도록 한다.
S1603, 제3 맥동 파형의 전압이 출력되도록 제2 맥동 파형의 전압을 2차 정류를 한다.
S1604,2차 정류 후의 출력전류를 샘플링하여 전류 샘플링 값을 획득하며, 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입할 경우 전류 샘플링 값에 따라 전원 어댑터의 출력 전류를 판단한다.
S1605, 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 제1 커패시터 뱅크를 차폐한다.
S1606, 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 한다.
여기서, 전원 어댑터에 대해 제어하는 것을 통하여, 전원 어댑터의 출력 전류의 파형을 조절할 수 있어, 전원 어댑터의 전류 파형이 하나의 사다리꼴 웨이브와 유사한 파형이 되도록 한다. 구체적으로 도 2C에 도시된 바와 같다. 본 발명의 실시예에서, 전원 어댑터의 출력 전류는 일정한 단계에 있고, 구체적으로 전원 어댑터의 출력 전류의 파형이 사다리꼴 웨이브의 안정하고 변하지 않는 단계에 있는 것을 가리킨다.
전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 제1 커패시터 뱅크를 회로에 접속하고, 이때 제1 커패시터 뱅크는 외부의 AC주파수의 리플파를 감지하지 못하고, 이가 흡수한 것은 모두 고주파 스위칭 리플파이며, 이는 제1 커패시터 뱅크의 온도 상승이 너무 높지 않을 것을 확보할 수 있고, 동시에 필터링 효과를 향상시킬수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 커패시터 뱅크는 복수의 병렬 연결된 고체 커패시터를 포함하고, 상기 제2 커패시터 뱅크는 복수의 병렬 연결된 세라믹 커패시터를 포함한다.
또한, 상기 전원 어댑터는 선택 스위치를 더 포함하고, 상기 선택 스위치의 일단은 상기 제1 커패시터 뱅크와 상호 연결되고, 상기 선택 스위치의 타단은 접지되며, 상기 선택 스위치의 제어단은 상기 제어 유닛과 상호 연결되고, 여기서, 상기 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 상기 선택 스위치를 끄도록 제어하고, 상기 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 상기 선택 스위치를 켜도록 제어한다.
다시 말해서, 전원 어댑터가 제1 충전 모드 즉 급속 충전 모드에 진입할 경우, 예를 들어 MOSFET와 같은 선택 스위치를 제어한다. 여기서, 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우 MOSFET를 끄며, 제1 커패시터 뱅크의 고체 커패시터의 음극과 접지GND를 분리시키고, 고체 커패시터를 차폐하여, 제2 커패시터 뱅크의 세라믹 커패시터가 필터링의 역할을 하게 할 수 있다. 또한, 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우 MOSFET를 켜고, 제1 커패시터 뱅크의 고체 커패시터를 회로에 접속하여 필터링 동작을 수행한다.
여기서, MOSFET의 스위치 신호의 파형과 전원 어댑터의 출력 전류의 파형은 도 2C에 도시된 바와 같고, 고레벨일 경우 MOSFET를 켜고, 저레벨일 경우 MOSFET를 끈다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전원 어댑터가 제2 충전 모드에 진입할 경우, 상기 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 할 수 있다. 여기서, 상기 제1 충전 모드의 충전 속도는 상기 제2 충전 모드의 충전 속도보다 크다.
다시 말해서, 전원 어댑터가 제2 충전 모드 즉 일반 충전 모드에 진입할 경우, 예를 들어 MOSFET와 같은 선택 스위치를 제어한다, 즉 MOSFET를 켜고, 제1 커패시터 뱅크의 고체 커패시터의 음극과 접지GND를 연결하고, 인에이블 고체 커패시터를 동작한다. 이때 제1 커패시터 뱅크의 고체 커패시터와 제2 커패시터 뱅크의 세라믹 커패시터가 동시에 동작하여, 저전력의 5V출력을 제공할 수 있고, 고체 커패시터는 전원 어댑터의 입력 전압이 파곡에 처할 때의 출력 전력을 주로 제공하고, 전원 어댑터에 의해 출력되는 부하가 작기에, 고체 커패시터의 온도 상승은 제어 가능하고, 세라믹 커패시터는 노이즈를 제거하는 필터링 역할을 한다.
따라서 전원 어댑터가 제2 충전 모드에 있을 때 직류5V를 출력할 수 있도록 하기 위해, 부하를 가질 수 있으므로, 제1 커패시터 뱅크의 고체 커패시터는 완전히 제거될 수 없으며, 본 발명 실시예의 전원 어댑터는 하나의 MOSFET인에이블 고체 커패시터를 적용하여, 고체 커패시터가 제1 충전 모드에 있을 때 동작 상태에 있도록 할 수 있다. 그리고 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입한 후, 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지와 하강 에지에 있을 경우 고체 커패시터를 차폐하여, 격렬하게 충방전되는 것을 방지하여, 고체 커패시터의 온도 상승이 너무 높지 않은 것을 확보한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전원 어댑터는 제1 충전 인터페이스를 더 포함하고, 상기 제1 충전 인터페이스는 전원선과 데이터선을 포함하되, 상기 전원선은 단말의 배터리를 위해 충전하기 위한 것이고, 상기 데이터선은 상기 단말과 통신하기 위한 것일 수 있다. 여기서, 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 단말의 제2 충전 인터페이스가 연결할 경우 상기 단말과 통신하는 것을 통하여 충전 모드를 결정하고, 상기 충전 모드는 제1 충전 모드와 제2 충전 모드를 포함한다.
또한, 상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드에 진입할 경우, 상기 전원 어댑터는 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 제3 맥동 파형의 전압을 상기 단말의 배터리에 인가할 수 있다. 여기서, 상기 제2 충전 인터페이스는 상기 배터리와 상호 연결된다.
본 발명의 실시예에 따른 단말을 위한 충전 방법은, 전원 어댑터의 2차측에 제1 커패시터 뱅크와 제2 커패시터 뱅크를 설치하고, 2차 정류 후의 출력에 대해 전류 샘플링을 수행하는 것을 통하여 전류 샘플링 값이 획득되도록 하고, 이렇게 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입할 경우 전류 샘플링 값에 따라 전원 어댑터의 출력 전류를 판단할 수 있다. 여기서, 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 제1 커패시터 뱅크를 차폐하고, 격렬하게 충방전되는 것을 방지하여, 온도 상승을 효율적으로 감소하여, 수명을 향상시킬 수 있고, 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 하며, 이렇게 제1 커패시터 뱅크와 제2 커패시터 뱅크가 동시에 동작하여, 필터링 효과를 크게 향상하고, 전원 어댑터의 안정적이고 신뢰적인 운행을 확보하며, 충전 효과를 향상시킨다.
본 발명에 대한 기재에 있어서, 유의할 점은 용어 "중심", "종방향", "횡방향", "길이", "폭", "두께", "상", "하", "전", "후", "좌", "우", "수직", "수평", "헤드", "바닥", "내부", "외부", "순시침방향", "역시침방향", "축방향", "반경방향", "원주방향" 등이 지시하는 방위 또는 위치 관계는 도면에 도시된 방위 또는 위치 관계에 기반한 것으로, 본 발명의 설명이 용이하고도 간결하도록 하기 위한 것이지, 지시된 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위를 가져야만 하며 특정된 방위에 따라 구성 및 동작해야 한다는 것을 명시 또는 암시하고자 하는 의도는 없다. 따라서, 본 발명이 이에 의해 한정되는 것으로 이해하면 안될 것이다.
한편, 용어 "제1", "제2"는 단순한 기재의 목적으로 이용될 뿐, 상대적 중요성을 명시 또는 암시하거나, 지시된 구성요소의 수량을 내포적으로 표현하고자 하는 의도는 없다. 따라서, "제1", "제2" 등 용어가 한정된 구성요소는 적어도 하나의 당해 구성요소를 명시적 또는 내포적으로 포함할 수 있다. 본 발명의 기재 중, 명확한 구체적 한정이 별도로 존재하지 않는 한, "복수'의 함의는 적어도 두개이며, 예를 들어 2개, 3개 등일 수 있다.
본 발명에 있어서, 별도의 명확한 규정 및 한정이 존재하지 않는 한, "장착", "상호 연결", "연결", "고정" 등 용어는 광범위하게 해석되어야 한다. 예를 들어 고정 연결일 수도 있고, 착탈 가능한 연결 또는 일체적 연결일 수도 있으며, 기계적 연결일 수도 있고, 전기적 연결일 수도 있으며, 직접적 연결일 수도 있고, 중간 매질을 경유한 간접적 상호 연결일 수도 있으며, 두개의 소자 내부의 연통 또는 두개의 소자의 상호작용 관계일 수도 있는데, 오직 별도의 명확한 규정이 있는 경우에만 한정적일 수 있다. 해당 분야의 당업자 수준에서는 구체적인 상황에 따라 상기 용어가 본 발명 중에서 가지는 구체적인 의미를 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 있어서, 명확한 규정 및 한정이 별도로 존재하지 않는 한, 제1 구성요소가 제2 구성요소 "상" 또는 "하"에 위치한다는 것은, 제1 구성요소와 제2 구성요소가 직접적으로 접촉되거나, 제1 구성요소와 제2 구성요소가 중간 매질을 통하여 간접적으로 접촉되었다는 것을 의미할 수 있다. 또한, 제1 구성요소가 제2 구성요소의 "상부", "상방" 또는 "상면"에 위치한다는 것은, 제1 구성요소가 제2 구성요소의 직교 상방 또는 경사진 상방에 위치한 경우 또는 단순히 제1 구성요소의 수평 높이가 제2 구성요소보다 높은 경우를 포함할 수 있다. 제1 구성요소가 제2 구성요소의 "하부", "하방" 또는 "하면"에 위치한다는 것은, 제1 구성요소가 제2 구성요소의 직교 하방 또는 경사진 하방에 위치한 경우 또는 단순히 제1 구성요소의 수평 높이가 제2 구성요소보다 낮은 경우를 포함할 수 있다.
본 명세서의 기재에 있어서, 참고용어 "일 실시예", "일부 실시예", "예시", "구체적 예시" 또는 "일부 예시" 등 기재는 당해 실시예 또는 예시를 결부하여 기술된 구체적 구성요소, 구조, 재질 또는 특점이 본 발명의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함된다는 것을 의미한다. 본 명세서 중에서, 상기 용어의 개략성 표현은 동일한 실시예 또는 예시를 필연적인 상대로 하는 것은 아니다. 또한, 기술된 구체적 구성요소, 구조, 재질이나 특점은 임의의 하나 또는 복수의 실시예 혹은 예시에서 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 한편, 상호 모순되지 않는 경우에, 해당 분야의 당업자는 본 명세서에 기재된 상이한 실시예 또는 예시 그 자체, 그리고 상이한 실시예 또는 예시의 구성요소를 결합 및 조합할 수 있다.
해당 분야의 일반 당업자는 본 명세서 중에서 개시한 실시예에 기재된 다양한 예시적 유닛 및 알고리즘 단계를 결합하여 전자 하드웨어 또는 컴퓨터 소프트웨어와 전자 하드웨어의 결합 형태로 본 발명을 실현하는 것을 인지할 수 있을 것이다. 이러한 기능이 필경 하드웨어 아니면 소프트웨어 형태로 수행될 것인지는 기술 방안의 특정적인 응용 및 설계 제약 조건에 의해 결정된다. 해당 분야의 당업자는 모든 각각의 특정된 응용에 대해 상이한 방법을 적용하여 상술한 기능을 실현할 수 있을 것인데, 이러한 구현은 본 발명의 범위를 일탈하는 것으로 인정하면 안된다.
당업자들은 기재의 편리성 및 간결성을 도모하기 위하여 상술한 시스템, 장치 및 유닛의 구체적인 동작 과정은 전술된 방법 실시예 중의 대응되는 과정을 참조하여 구현할 수 있다는 점을 명확이 이해할 수 있을 것인 바, 여기서 더이상 중복 설명하지 않는다.
본 발명에서 제공되는 일부 실시예에 있어서, 개시된 시스템, 장치 및 방법은 기타의 방식으로도 구현될 수 있다는 점을 이해할 필요가 있다. 예를 들어, 이상 기재된 장치 실시예는 단지 예시적인 것인 바, 일 예로 상기 유닛의 구분은 단지 한가지 로직 기능 구분일 뿐이며, 실제 구현 시 기타 구분 방식이 존재할 수도 있다. 예컨대, 복수의 유닛 또는 모듈은 다른 한 시스템에 결합 또는 집적될 수도 있으며, 일부 구성요소는 생략 가능하고, 수행하지 않아도 무방하다. 한편, 표시 또는 토론된 상호간의 커플링 또는 직접적 커플링 혹은 통신적 연결은 일부 인터페이스를 통하여 실현될 수 있고, 장치 또는 유닛의 간접적 커플링 또는 통신적 연결은 전기적인 것일 수도 있고, 기계적 또는 기타 형태적인 것일 수도 있다.
분리 부재로서 설명된 유닛은 물리적으로 분리된 것이 아닐 수도 있는 바, 유닛으로서 도시된 부재는 물리적 부재일 수도 있고, 물리적 부재가 아닐 수도 있다. 즉, 한 지역에 위치할 수도 있고, 복수의 네트워크 유닛 상에 분포될 수도 있다. 실제 수요에 따라 그중의 일부분 또는 전부 유닛을 선택하여 본 실시예의 기술방안의 목적을 실현할 수 있다.
한편, 본 발명의 각각의 실시예 중의 기능 유닛 각각은 하나의 처리 유닛에 집적될 수도 있고, 각각의 유닛이 단독적으로 물리 형태로 존재할 수도 있으며, 두개 또는 두개 이상의 유닛이 하나의 유닛 중에 집적될 수도 있다.
상술한 기능이 만약 소프트웨어 기능 유닛의 형태로 구현되며 독립적인 제품으로 판매 또는 사용되는 경우, 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 중에 저장될 수 있다. 이와 같은 이해에 기반하면, 본 발명의 기술 방안은 실질 상 또는 종래기술에 대해 기여가 있는 부분 또는 상술한 기술방안의 부분은 소프트웨어 형태로 구현될 수 있으며, 상기 컴퓨터 소프트웨어 제품은 하나의 저장 매체 중에 저장되고, 약간의 명령을 포함하여 하나의 컴퓨터 기기(개인용 컴퓨터, 서버 또는 네트워크 기기 등일 수 있음)로 하여금 본 발명의 각각의 실시예에 기재된 방법의 전부 또는 일부분 단계를 수행하도록 할 수 있다. 한편 전술한 저장 매체는 USB, 모바일 하드웨어, 판독 전용 메모리(ROM, Read-Only Memory), 랜덤 액세스 메모리(RAM, Random Access Memory), 자기 디스크 또는 광 디스크 등 다양한 프로그램 코드 저장이 가능한 매체를 포함한다.
비록 상술한 바와 같이 이미 본 발명의 실시예를 도시 및 기재하였지만, 상기 실시예들은 예시적인 것으로 본 발명에 대한 한정이 아니며, 본 발명이 소속된 기술분야의 일반 지식을 장악한 당업자라면 본 발명의 범위내에서 상기 실시예에 대한 변경, 수정, 대체 또는 변형을 가할 수 있을 것이라는 점을 이해할 것이다.
Claims (15)
- 전원 어댑터에 있어서,
입력된 교류 전기를 정류하여 제1 맥동 파형의 전압을 출력하기 위한 제1 정류 유닛,
제어 신호에 따라 상기 제1 맥동 파형의 전압을 변조하기 위한 스위치 유닛,
변조 후의 제1 맥동 파형의 전압에 따라 제2 맥동 파형의 전압을 출력하기 위한 변압기,
상기 제2 맥동 파형의 전압을 정류하여 제3 맥동 파형의 전압을 출력하기 위한 제2 정류 유닛,
상기 제2 정류 유닛의 출력전류를 샘플링하여 전류 샘플링 값을 획득하기 위한 제1 전류 샘플링 회로,
상기 제2 정류 유닛의 출력단에 각각 연결되는 제1 커패시터 뱅크 및 제2 커패시터 뱅크,
상기 제1 전류 샘플링 회로 및 상기 스위치 유닛과 각각 상호 연결되되, 상기 제어 신호를 상기 스위치 유닛에 출력하며，상기 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입할 경우 상기 전류 샘플링 값에 따라 상기 전원 어댑터의 출력 전류를 판단하는 제어 유닛,을 포함하되,
상기 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 상기 제어 유닛은 상기 제1 커패시터 뱅크를 차폐하고,
상기 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 상기 제어 유닛은 상기 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 하는 것,
을 특징으로 하는 전원 어댑터. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 커패시터 뱅크는 복수의 병렬 연결된 고체 커패시터를 포함하고,
상기 제2 커패시터 뱅크는 복수의 병렬 연결된 세라믹 커패시터를 포함하는 것,
을 특징으로 하는 전원 어댑터. - 제1 항에 있어서,
선택 스위치를 더 포함하고, 상기 선택 스위치의 일단은 상기 제1 커패시터 뱅크의 일단과 상호 연결되며, 상기 선택 스위치의 타단은 접지되며, 상기 선택 스위치의 제어단은 상기 제어 유닛과 상호 연결되고,
상기 제1 커패시터 뱅크의 타단은 상기 제2 정류 유닛의 출력단과 상호 연결되는 것,
을 특징으로 하는 전원 어댑터. - 제3 항에 있어서,
상기 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 상기 제어 유닛은 상기 선택 스위치를 끄도록 제어하고,
상기 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 상기 제어 유닛은 상기 선택 스위치를 켜도록 제어하는 것,
을 특징으로 하는 전원 어댑터. - 제3 항에 있어서,
상기 선택 스위치는 MOS 트랜지스터인 것,
을 특징으로 하는 전원 어댑터. - 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전원 어댑터가 제2 충전 모드에 진입할 경우, 상기 제어 유닛은 상기 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 하되, 상기 제1 충전 모드의 충전 속도는 상기 제2 충전 모드의 충전 속도보다 큰 것,
을 특징으로 하는 전원 어댑터. - 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 충전 인터페이스를 더 포함하고, 상기 제1 충전 인터페이스는 상기 제2 정류 유닛의 출력단과 상호 연결되며, 상기 제1 충전 인터페이스는 전원선과 데이터선을 포함하되, 상기 전원선은 단말의 배터리를 위해 충전하기 위한 것이고, 상기 데이터선은 상기 단말과 통신하기 위한 것이며,
상기 제어 유닛은 상기 제1 충전 인터페이스와 상기 단말의 제2 충전 인터페이스가 연결할 경우 상기 단말과 통신하는 것을 통하여 충전 모드를 결정하고, 상기 충전 모드는 제1 충전 모드와 제2 충전 모드를 포함하는 것,
을 특징으로 하는 전원 어댑터. - 제7 항에 있어서,
상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드에 진입할 경우, 상기 전원 어댑터는 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 제3 맥동 파형의 전압을 상기 단말의 배터리에 인가하고,
상기 제2 충전 인터페이스는 상기 배터리와 상호 연결되는 것,
을 특징으로 하는 전원 어댑터. - 충전 시스템에 있어서,
단말,
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항의 전원 어댑터를 포함하되, 상기 전원 어댑터는 상기 단말을 충전하기 위한 것,
을 특징으로 하는 충전 시스템. - 단말을 위한 충전 방법에 있어서,
전원 어댑터를 통하여 상기 단말을 충전하고, 상기 전원 어댑터의 2차측에 제1 커패시터 뱅크와 제2 커패시터 뱅크가 연결되어 있으며,
상기 충전 방법은,
입력된 교류 전기에 대해 1차 정류하여 제1 맥동 파형의 전압을 출력하는 단계,
상기 전원 어댑터에서의 스위치 유닛을 제어하는 것을 통하여 상기 제1 맥동 파형의 전압을 변조하고, 변압기의 변환을 통하여 제2 맥동 파형의 전압을 출력하는 단계,
제3 맥동 파형의 전압이 출력되도록 상기 제2 맥동 파형의 전압을 2차 정류하는 단계,
2차 정류 후의 출력전류를 샘플링하여 전류 샘플링 값을 획득하며, 상기 전원 어댑터가 제1 충전 모드에 진입할 경우 상기 전류 샘플링 값에 따라 상기 전원 어댑터의 출력 전류를 판단하는 단계,
상기 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 상기 제1 커패시터 뱅크를 차폐하는 단계,
상기 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 상기 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 하는 단계,
를 포함하는 것,
을 특징으로 하는 단말을 위한 충전 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 제1 커패시터 뱅크는 복수의 병렬 연결된 고체 커패시터를 포함하고,
상기 제2 커패시터 뱅크는 복수의 병렬 연결된 세라믹 커패시터를 포함하는 것,
을 특징으로 하는 단말을 위한 충전 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 전원 어댑터는 선택 스위치를 더 포함하되, 상기 선택 스위치의 일단은 상기 제1 커패시터 뱅크와 상호 연결되고, 상기 선택 스위치의 타단은 접지되며, 상기 선택 스위치의 제어단은 제어 유닛과 상호 연결되고, 여기서,
상기 전원 어댑터의 출력 전류가 상승 에지 또는 하강 에지에 있을 경우, 상기 선택 스위치를 끄도록 제어하고,
상기 전원 어댑터의 출력 전류가 일정한 단계에 있을 경우, 상기 선택 스위치를 켜도록 제어하는 것,
을 특징으로 하는 단말을 위한 충전 방법. - 제10 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전원 어댑터가 제2 충전 모드에 진입할 경우, 상기 제1 커패시터 뱅크가 동작할 수 있도록 하고,
상기 제1 충전 모드의 충전 속도는 상기 제2 충전 모드의 충전 속도보다 큰 것,
을 특징으로 하는 단말을 위한 충전 방법. - 제10 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전원 어댑터는 제1 충전 인터페이스를 더 포함하고, 상기 제1 충전 인터페이스는 전원선과 데이터선을 포함하되, 상기 전원선은 단말의 배터리를 위해 충전하기 위한 것이고, 상기 데이터선은 상기 단말과 통신하기 위한 것이며,
상기 제1 충전 인터페이스와 상기 단말의 제2 충전 인터페이스가 연결할 경우 상기 단말과 통신하는 것을 통하여 충전 모드를 결정하고, 상기 충전 모드는 제1 충전 모드와 제2 충전 모드를 포함하는 것,
을 특징으로 하는 단말을 위한 충전 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 전원 어댑터가 상기 제1 충전 모드에 진입할 경우, 상기 전원 어댑터는 상기 제2 충전 인터페이스를 통하여 상기 제3 맥동 파형의 전압을 상기 단말의 배터리에 인가하되, 상기 제2 충전 인터페이스는 상기 배터리와 상호 연결되는 것,
을 특징으로 하는 단말을 위한 충전 방법.
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